【配線理論】単相2線、単相3線、3相3線、断線

配線理論とは？単相2線、単相3線、3相3線、断線についてまとめました。

【はじめに】「配電線」「送電線」の違い

【電気工事士】
「送電線」「送電線」の違いは次のとおりです。

種別	概要
配電線	電柱を通っている電線（変電所（変圧器）～各家庭間で電気を送るのに使用）
送電線	鉄塔を通っている電線（発電所～変電所（変圧器）間で電気を送るのに使用）

つまり、配電線より送電線の方が高電圧となります。

【電験三種・電気工事士】
単相2線式（単相2線式100V）とは、様々な配電方式の中で最もシンプルなものです。
単相2線式では、その名のとおり「電圧線と中性線の2本の線」を利用するため、100[V]しか使用できません。

線種	概要
黒線	非接地側電線（電圧線・100V）
白線	接地側電線（中性線・0V）

非接地側電線と接地側電線の電位差は100Vなので、負荷（一般家庭でコンセントに繋がれた家電製品など）には電流が流れます。

電線1本あたりの電気抵抗をR[Ω]、抵抗に流れる電流をI[A]とします。
(電圧線と中性線がそれぞれ抵抗Rをもつ)
このとき、電力損失W[W]は次式で与えられます。（電圧線と中性線の計2本の電線で損失する電力）

(1) $\begin{eqnarray*} W = RI^2 + RI^2=2RI^2 \end{eqnarray*}$

【電験三種・電気工事士】
単相3線式では、「中性線」と「一方の電圧線」を利用すれば100[V]が利用できます。
また、2本の電圧線を利用すれば200[V]が利用できます。

左側：負荷の電圧降下は200[V]
右側：負荷の電圧降下は100[V]

分岐回路には2P2Eの配線用遮断器を取り付けします。

線種	概要
黒線・赤線	非接地側電線（電圧線・100V）
白線	接地側電線（中性線・0V）

【問】以下のような単相3線式回路があるとする。
負荷抵抗 $R_1$ の両端電圧 $V_{R1}$ はいくらか。
ここで、電線抵抗rは0.1[Ω]、負荷抵抗 $R_1, R_2$ は20[Ω]とする。

不平衡回路なので、中性線には、20A－10A=10Aが流れます。
よって、キルヒホッフの法則より

(2) $\begin{eqnarray*} 103=0.1 \cdot 20 + V_{R1} + 0.1 \cdot 10 \\ V_{R1} = 100[V] \end{eqnarray*}$

【問】以下のような単相3線式回路があるとする。
a-b間の電圧 $V_{R}$ はいくらか。

２つの抵抗負荷を流れる電流が共に10Aで、中性線には電流が流れていないため、中性線は無視します。
という事になります。
電線での電圧降下は10A×0.2Ω＝2Vとなるので
a-b間の電圧 $V_{R}$ は104V-2V=102Vとなります。

第二種電気工事士試験平成30年度上期一般問題

【電験三種・電気工事士】
3相3線式では、「電圧線3本」を三相負荷につないで利用します。
3相3線式は、電動機など、多くの電力を使用する動力系に使われる配電方式です。
また三相3線式の結線方法には、「Y結線（スター結線）」と「Δ結線（デルタ結線）」があります。

Y結線（スター結線）の場合、回路図は次のようになります。