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第一種電気工事士・科目別学習

配電理論及び配線設計

読了目安: 4分

この科目で問われること

「配電理論及び配線設計」は、配電方式・電線路・配線という3分野を扱う。第二種電気工事士にも同名の科目があり、単相2線式・単相3線式・三相3線式といった配電方式の基本や、電圧降下の計算、分岐回路の設計ルールを問う構成は共通している。

第一種で対象が広がるのは、高圧配電と自家用構内電線路の部分だ。第二種は一般住宅・小規模店舗への低圧の引込みまでを範囲とするが、第一種は高圧で受電したあと構内で配電する経路——受変電設備から各設備への電線路の設計・計算まで踏み込む。第二種で身につけた「電圧降下を計算する」「適切な太さの電線を選ぶ」といった考え方は共通の土台になるが、対象になる電圧・電流の規模が一段上がる、と捉えておくとよい。

具体的には、力率とリアクタンスを含めた高圧配電の電圧降下、配電方式ごとの電線量比較、電技解釈第148条・第149条のうち一種で新たに加わる幹線設計・分岐回路の規定、需要率×負荷率×不等率による変圧器容量の選定、変圧器の効率と全日効率、力率改善に必要なコンデンサ容量の計算、そして電柱を使わない自家用構内の高圧架空引込線・地中電線路まで扱う。

このサイトでは、第二種・第一種それぞれの「配電理論及び配線設計」の科目別トピック解説を公開している。第一種は電圧降下の深化から需要率、変圧器効率、力率改善、構内電線路まで、全8トピックで構成している。

トピック一覧(8個)

1トピック数分で読めるミニレッスン+理解度チェック。順番に進めよう。

  1. 1 高圧配電の電圧降下と電力損失 ― 力率とリアクタンスを含めて 二種で覚えたe=2IRは力率1のときの略式にすぎない。本当の姿はe=2I(Rcosθ+Xsinθ)。力率が悪い高圧配電線路では、この項の差が実測値のずれとして現れる。 電線の抵抗から計算した電圧降下と、現場で実測した値がずれる理由を、電線の劣化ではなく力率とリアクタンスの問題として言い当てられるようになる 未着手
  2. 2 配電方式ごとの電線量比較 ― なぜ幹は三相で、家庭は単相3線式か 同じ距離・同じ電力・同じ電力損失で送るなら、配電方式によって必要な電線の量(コスト)がはっきり変わる。幹線が三相、家庭への引込みが単相3線式である理由を、電線量という視点から見る。 送電会社が幹線を三相で組み、家庭への引込みだけ単相3線式にしている使い分けを、好みではなくコストの結果として説明できるようになる 未着手
  3. 3 幹線設計の一種で深くなる部分 ― 需要率による修正と遮断器の省略 二種で覚えた1.25倍・1.1倍・50Aの境界の先。需要率が明らかなら幹線を細くしてよいこと、幹線を分岐するとき条件を満たせば過電流遮断器を省略できることまでを、電技解釈第148条の条文で確認する。 太いはずの幹線が、思ったより細い電線で設計されている現場を見たとき、それが手抜きではなく需要率にもとづく正当な設計だと見分けられるようになる 未着手
  4. 4 分岐回路の一種で深くなる部分 ― 電動機専用分岐と、住宅の中性線分岐禁止 二種で覚えた3m/8m/35%/55%の先。電動機だけの分岐回路の特別ルール、50Aを超える1台の機器(電動機等を除く)への専用分岐、そして住宅で中性線を持つ分岐回路が原則禁止されている理由を、電技解釈第149条で確認する。 新築住宅の分電盤設計図を見たとき、中性線を含む配線が単純にまとめられていないことに、理由があると気づけるようになる 未着手
  5. 5 需要率・負荷率・不等率 ― 変圧器容量を決める三点セット 全戸が同時に契約容量いっぱい使うことは現実には起きない。需要率と不等率という2つの『割り引き』を使うと、実際に必要な受電設備の容量がぐっと小さくなる。二種は需要率の定義止まりだった、一種の計算の核心。 マンションや商業ビルの変圧器が、各戸の契約容量を単純に足した値よりずっと小さい容量で問題なく運用されている理由を、需要率と不等率という2つの数字で説明できるようになる 未着手
  6. 6 変圧器の効率と全日効率 ― 負荷ゼロでも回り続ける電力量計 変圧器は負荷が無くても鉄損という損失を出し続ける。瞬間の効率だけでなく、鉄損24時間分を含めた全日効率で見て初めて、変圧器の本当の運用コストが見えてくる。二種には存在しない計算。 誰も電気を使っていないはずの休業日に、建物の電力量計がゆっくり回り続けている理由を、変圧器の中の磁気の性質から説明できるようになる 未着手
  7. 7 力率改善に必要なコンデンサ容量 Qc=P(tanθ1−tanθ2) 二種は進相コンデンサの『付けると電流が減る』という定性理解までだった。一種では、目標の力率まで改善するのに必要なコンデンサ容量を、電力三角形から自分で計算する。 似た規模の工場どうしで基本料金に差がつく理由を、電力会社の裁量ではなく力率という数字で説明できるようになる 未着手
  8. 8 自家用構内電線路 ― 高圧架空引込線と地中電線路 二種の引込線は低圧・架空の範囲までだった。一種は高圧で受電する自家用電気工作物の構内電線路まで対象になる。電柱を使わない地中電線路の埋設深さ・表示のルールを見る、基礎理論・配電理論の締めくくり。 電柱の1本も無い工場団地に高圧の電気が届いている仕組みと、掘削工事の『埋設深さ注意』の表示が場所によって違う理由を、同時に説明できるようになる 未着手

参考文献・出典

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