【動力設備の設計マニュアル②】負荷容量の換算 ― kWのままでは、電線は選べない

こんにちは、HARITAの設計室です。

動力設備の設計マニュアル、第2回です。前回は電灯と動力の分け方を見ました。今回は、機器表を受け取ったあと最初にやる作業――負荷容量の換算です。

ほしい数字が、書いていない

機器表や機器の銘板に書いてあるのは、たいてい出力（kW）です。「三相200V 3.7kW」のように。

ところが、こちらが選びたいのはブレーカーとケーブルです。そしてブレーカーもケーブルも、電流で決まります。kWのままでは選べません。

この kW と 電流 のあいだを埋める作業が、今回の話です。地味ですが、ここを飛ばすとその先が全部止まります。

電流は、4つの数字から出てくる

三相電動機の電流は、次の関係で出ます。

電流 ＝ 出力 ÷（√3 × 電圧 × 力率 × 効率）

分母に4つの要素が並んでいます。ひとつずつ見ます。

• 出力　銘板に書いてあるkWです。ここで大事なのは、これが軸から出る力だということ。電気として入れた量ではありません。
• √3 × 電圧　三相だから √3 が付きます。単相なら付きません。
• 力率　流れた電流のうち、実際に仕事をする割合。
• 効率　入れた電力のうち、出力になる割合。

新人のうちにつまずくのは、効率がなぜ入るのかだと思います。銘板の3.7kWは出力なので、電動機の中で失われる分を考えると、入れる電力はそれより大きくなります。だから効率で割るわけです。

実機が決まる前に、電流が要る

ここで実務的な問題が出てきます。設計の段階では、実機がまだ決まっていないことが多いのです。

メーカーが決まらなければ力率も効率も分からない。でも回路とケーブルは決めないと図面が描けない。

この問題を解くのが規約電流です。出力ごとに「だいたいこれくらいの電流が流れる」という目安の値が、内線規程などの表に示されています。設計ではこれを使って回路とケーブルを先に決めます。

換算表は 動力（電動機）の負荷容量換算表【規約電流・kVA】 と 資料｜電動機の容量換算表 にまとめています。

ただし、これはあくまで設計を先に進めるための目安です。実機が確定したら、銘板の値で必ず確認し直してください。とくに容量の大きい機器や、特殊な用途の機器では差が出ることがあります。

3つの単位は、使う場面が違う

動力の話では kW・電流(A)・kVA の3つが出てきます。同じ機器を、見る目的によって違う単位で表しているだけです。

• kW（出力）　機器の能力を表します。機器表に載り、契約の話にも出てきます。
• 電流（規約電流）　ブレーカーとケーブルを選ぶために使います。分岐回路の設計はこれ。
• kVA（皮相電力）　変圧器の容量や幹線の集計に積み上げるときに使います。

迷ったら「いま何を選ぼうとしているか」で考えてください。分岐回路を選ぶなら電流、上流に積み上げるならkVAです。

kVAで積み上げた先は幹線の話になります。幹線設備の設計マニュアル② 負荷容量の集計 で扱った需要率・不等率が、そこで効いてきます。

変圧器容量への積み上げは 変圧器容量の選定・計算方法と需要率の適用基準 もあわせてどうぞ。

単位	何を表すか	使う場面
kW（出力）	機器の能力	機器表に載る。契約の話にも出てくる
電流 A（規約電流）	実際に流れる電流	ブレーカーとケーブル＝分岐回路の設計
kVA（皮相電力）	皮相電力	変圧器容量や幹線の集計＝上流への積み上げ

換算した数字は、負荷表に並ぶ

換算の結果は、動力盤の負荷表に落ちます。

表の左側――回路番号、負荷名、出力kW――は機器表からもらう情報です。右側――規約電流、ブレーカー、ケーブル――が、こちらで埋めていくところ。

この表ができると、盤の回路数が決まり、幹線に積み上げる数字も出ます。動力設計の背骨と言っていい表です。

負荷表そのものは 計算ツール｜動力分電盤負荷表作成ツール で作れます。分岐回路のサイズは 200V三相誘導電動機の分岐回路サイズ選定ツール が使えます。

まとめ ― kWのままでは、電線は選べない

• 銘板にあるのは出力kW。選びたいブレーカーとケーブルは電流で決まる
• 電流 ＝ 出力 ÷（√3 × 電圧 × 力率 × 効率）。効率が入るのは、銘板のkWが出力だから
• 力率と効率は機種で変わる。一律の値を覚えて当てはめない
• 実機が決まる前は規約電流で先に進め、確定したら銘板で確認し直す
• kWは能力、電流は分岐回路、kVAは上流への積み上げ
• 換算結果は動力盤の負荷表に落ちる。仮の値には印をつけておく

よくある質問

Q1. 力率と効率は、いくつを使えばいいですか？

一律の値はありません。実機が決まっていればカタログ・銘板の値を使い、決まっていなければ規約電流の表を使ってください。「だいたいこれくらい」で覚えた数字を全案件に当てはめるのは避けてください。とくに小容量の電動機と大容量の電動機では傾向が違います。

Q2. 規約電流の表は、どの版を見ればいいですか？

内線規程は改定されます。案件で採用している版を確認してください。特記仕様書で版が指定されていることもあります。表番号だけを覚えて中身を確認しないのが危ないパターンです。

Q3. 単相200Vの機器も、同じ式で計算できますか？

√3 が付かないだけで、考え方は同じです。電流 ＝ 出力 ÷（電圧 × 力率 × 効率）になります。ただし単相の機器は電灯回路から供給することも多いので、どの盤から取るのかを先に決めてから計算してください。

次回予告

第3回は「始動電流という別の顔」です。電動機は動き出す瞬間だけ、定格よりずっと大きな電流が流れます。それがブレーカーの選定や電圧降下にどう効いてくるのか。全電圧始動・スターデルタ・インバータの使い分けも扱います。

合言葉は「動く瞬間だけ、別の機械になる」。→ 第3回 始動電流という別の顔 を公開しました。

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