自宅の分電盤を開けてみると、幹線から電線が3本伸びてきている。よく見ると、IHクッキングヒーター専用のブレーカーには「200V」と書かれているのに、すぐ隣の照明用ブレーカーには「100V」と書かれている。
電線を1本増やしたわけでもないのに、同じ3本の電線からどうやって100Vと200Vという2つの電圧を同時に取り出しているのか。
このトピックを読み終えるころには、分電盤の中で何が起きているか説明できるようになっている。
低圧で受電する一般家庭・小規模施設向けの配電方式には、主に次の3種類がある。
単相2線式(100V)は、電圧側電線(ホット)と接地側電線(コールド)の2本だけで100Vを供給する、もっともシンプルな方式だ。小規模な照明・コンセント回路に使われる。
三相3線式(主に200V)は、R・S・Tの3本の電圧線で、位相が120度ずつずれた交流を送る方式。工場や業務用エアコン・大型ポンプなど、動力(モーター)用途の主力方式だ(詳しくは三相電源とは?も参照)。
そして冒頭の謎を解く鍵になるのが、単相3線式(100V/200V)だ。2本の電圧線(L1・L2)と、その中間電位を持つ「中性線(N)」の計3本で配電する方式で、現在の一般住宅・店舗の主幹引き込みはほぼこの方式になっている(詳しくは単相電源とは?も参照)。
つまり、L1-N間: 100V、L2-N間: 100V、L1-L2間: 200Vという3通りの電圧が、1系統の3本の電線から同時に取り出せる。これが、通常の100V照明・コンセントと、エアコンやIHクッキングヒーターなど200V機器を、1本の幹線でまかなえる合理性の正体だ。
もう1つ押さえておきたいのが「平衡・不平衡」という考え方だ。L1側・L2側の負荷(電流)が等しい状態を「平衡」、偏っている状態を「不平衡」と呼ぶ。平衡していれば、L1側の「行きの電流」とL2側の「帰りの電流」が中性線上で互いに打ち消し合うため、中性線には理論上まったく電流が流れない。設計段階でL1・L2の負荷をできるだけ均等に振り分けるのは、中性線の電流を減らし、電圧降下・電力損失を抑えるための工夫でもある。
分電盤の3本の線が、これから足せる設備を決めている
単相3線式かどうかは、その建物に何を足せるかという話に直結する。IHクッキングヒーター、エコキュート、200V仕様のエアコン、EV充電器——いま住宅に後付けされる設備は軒並み200Vで、L1-L2間の200Vが取れる単相3線式であることが前提になる。分電盤を開けて主幹に3本の電線が入っていれば、その素地はすでにある。今日、自宅の分電盤の蓋を開けて数えてみてほしい。
中性線が「基準点」だという理解には、もう一つ実務的な意味がある。もし中性線が断線すると、L1側とL2側の負荷が直列につながった形になり、負荷の軽い側に本来より高い電圧がかかってしまう。100V機器がまとめて壊れるのはこの状態だ。設計段階でL1・L2の負荷を均等に振り分けるのも、中性線という基準点を丁寧に扱うのも、根は同じところにある。盤そのものの選び方は配電盤・分電盤・制御盤の違いと選び方にまとめてある。
冒頭の分電盤で何が起きていたのか、答え合わせは理解度チェックの最後の問題でしてみよう。