電源の種別には電灯回路で使用する単相２線式、単相３線式と動力回路で使用する三相３線式などがあります。 最近の家庭でも三相３線式200Vの電源を使用することも珍しくありません。電圧が高いということは、事故時のリスクが大きいことからいろいろな規定が必要になります。今回はそんな規定について勉強します。
第二種電気工事士学科対策：三相200Vルームエアコンの施工
住宅屋内配線の対地電圧
まずは、対地電圧について考えてみましょう。対地電圧とは、その名前の通り、地面に対する電圧の大きさをいいます。図１は単相３線式の基本回路構成です。真ん中の緑色は中性点であり、接地されていますので0Ｖです。
上下の黒線それぞれと中性点の間の電圧はそれぞれ100Vずつ、かかっています。
図１．単相３線式 基本回路
次に対地電圧を理解するために、上の一相だけ考えます。
図２．単相３線式 上の１相だけ考える
上の破線は実線を中性線側だけ移動した線を表現しています。中性線(緑の真ん中の線)の赤丸を地面に持って行っても、地面と同電位なのでどこに置いても0Vは変わりません。
図３．単相３線式 対地電圧の考え方
結果、左の100Vと右の100Vは全く同じということになります。つまり単相３線式の対地電圧は100Vということがわかります。ちなみに便宜上、上の100Vだけで確認しましたが、下の100Vでやっても結果は同じく、対地電圧100Vになります。
単相3線式の対地電圧の考え方は、ほかの科目でも使いますので、ここでしっかり覚えておいてくださいね。
図４．三相３線式 対地電圧の考え方
今度は三相3線式の対地電圧ですが、三相の対地電圧は200Vと、ここでは覚えておきましょう。
住宅屋内電路の原則と緩和措置
住宅屋内電路では、原則、対地電圧を150V以下にしなくてはいけないという決まりがあります。これは少し、やっかいなのです。上の図４で見たように、住宅では三相200V電源が使用できなくなってしまいます。そこで下記、条件を満たした場合には、対地電圧を特別に300V以下(300Vまで)認めましょう！という緩和措置が設けられています。
結局、そういう例外的な部分を試験では突いてくるわけです。
では、その条件を確認していきましょう。
原則
住宅の屋内電路は対地電圧150V以下にする。
原則、対地電圧は150V
つまり、単相3線式100/200VはOKですね！
対地電圧300V以下とできる条件
①配線には簡易接触防護措置を施すこと。
②電気機械器具は屋内配線と直接接続すること。つまりコンセント使用は不可です。
③地絡を検知し自動的に電路を遮断する漏電遮断器を取付けること。
④専用の開閉器や配線用遮断器を取付ける場合。
⑤定格電力2kW以上の機器に電力を供給する場合。
⑥金属管工事、ケーブル工事、合成樹脂管工事で工事を行う場合。
はい、これ大事！
・高い電圧に触れないよう配線に簡易接触防護措置を設ける。
・器具と配線は直結する。コンセントは不可。
・漏電遮断器と開閉器または配線用遮断器を設ける。
・2kW以上の機器(ルームエアコンの出題が多い)に電力を供給するとき。
この項で覚えておきたいこと
そのほか、以下は必ず覚えておいてください！
図５：単相3線式 極数と素子数
図５を見てみましょう。緑線は接地されているので電源電圧はなし、0Vです。つまり触っても感電しません。なので、危険ではないとここでは覚えましょう。次に黒線は電位があり触ると感電します。ですので危険なんだと、ここでは覚えましょう。よく見ると黒線にだけ凸部がありますね。これが素子(エレメント)です。この素子が過電流を検知するとブレーカを遮断します。
ここで重要なのは、どんなときに、いくつの素子が必要か覚える必要性があります。では見ていきましょう。
ケース① 100V回路 2極1素子
ケース①、ケース②とも100V回路です。ケース①はきちんと危険な黒線に素子がありますのでOKです。
図６ ケース①
ケース② 100V回路 2極2素子
下図ケース②は接地されている緑線にも素子がついています。これは2極2素子といいます。これもOKです。安全サイドなのでケース②でも正解となります。
図7 ケース②
ケース③ 200V回路 2極2素子
図８ ケース③
ケース③は両方とも危険な黒線ですね。ですから2極2素子でOKです。こう覚えてしまいましょう。さきほどのケース②の反対に、この200V回路で2極1素子だとしたら、どうでしょうか？安全サイドではなく不安全サイドとなるので1素子は許されません。よく覚えておきましょう！
はい、これ大事！
・単相200V回路の配線用遮断器は2極2素子とします。
・三相200V回路の配線用遮断器も同様に2極2素子とします。
第二種電気工事士学科試験の過去問：200V回路とルームエアコン編
設問１：三相200V ルームエアコンの施設
まずは、自分で解いてみましょう！
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では、解き方を復習します。三相200V、つまり対地電圧200V(原則の対地電圧150V以上)のルームエアコンを施工するには緩和措置になる条件が必要です。
イ：⑥にあるように金属管工事、ケーブル工事、合成樹脂管工事で施工すればよいので、選択肢のように合成樹脂管工事で施工すればOKです。しかし、条件②にあるように電気機械器具は屋内配線と直接接続しなくてはいけませんが、選択肢にはコンセントを使用しとあるので選択肢イは誤りとなります。コンセント接続は不可です。
ロ：同様に見ていきますと、キーワードは「専用の電磁接触器」「金属管工事」「直接接続」です。このキーワードだけ見ていけばいいのです。「金属管工事」「直接接続」はOKですが、「専用の電磁接触器」はNGです。”専用の！”ときたら開閉器か配線用遮断器です。ロも誤りとなります。
ハ：「専用の配線用遮断器」「金属管工事」「コンセント使用」このキーワードはどうでしょう。「専用の配線用遮断器」「金属管工事」はOKですが「コンセント使用」はNGです。直接接続することが求められます。ハも誤りとなります。
二：「漏電遮断器」「ケーブル工事」「直接接続」がキーワードになります。これはすべて正しいので正解はハになります。
設問２：三相200V ルームエアコンの施設
まずは、自分で解いてみましょう！
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では、解き方を復習します。三相200V、つまり対地電圧200V(原則の対地電圧150V以上)のルームエアコンを施工するには緩和措置になる条件が必要です。
イ：キーワードは「漏電遮断器」ですのでイは正しいです。
ロ：キーワードは「専用の配線用遮断器」です。ロも正しいです。
ハ：キーワードは「簡易接触防護措置」です。ハも正しいです。
二：キーワードは「コンセント接続」です。直接接続でないといけません。よって、誤りはハになります。
設問３：単相100/200V 配線用遮断器の施設
まずは、自分で解いてみましょう！
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イ：単相200V回路、つまり下記の黒線2本から電圧を得ているので、両方に素子(過電流を検出する部分)が必要です。よって、イは正解です。
ロ：単相100V回路、つまり下記の黒線と中性線(緑線)1本ずつから電圧を得ているので、黒線側に素子(過電流を検出する部分)が必要です。しかし、安全サイド、緑線側にも素子を設けても間違いではありません。よって、ロは正解です。
ハ：単相3線式回路の場合、中性線が欠相すると大きな電圧が発生してしまい危険なため中性線はヒューズを使用せず銅バーを使用することで欠相防止を図っています。
下の写真を参考にしてください。開閉器の両極にはヒューズ、中性線には銅バーが使用されています。よって、ロは正解です。
二：単相100Vは下図のように基本は黒線部(電圧が掛かる危険な方)に素子が必要です。選択肢では中性線(緑線)側に素子を設けるとの記述ですので二が誤りとなります。
本項は以上になります！
