分電盤の改修現場で、先輩の電気工事士が図面を見ながら言った。「この金属管はIVが3本通っているから、2.0mmでも24Aまでしか見られないぞ」。
手元の参考書には、直径2.0mmのIV電線の許容電流は35Aと書いてある。同じメーカーの、同じ太さの、同じ電線だ。切ったわけでも傷んだわけでもないのに、管に入れた瞬間、流してよい電流が3割も減るという。電線の何が変わったのか。
見当がつかなくて当然だ。このトピックを読み終えるころには、24Aという数字を自分で計算して出せるようになっている。
種明かしの前に、そもそも「許容電流」とは何の限界なのかから始めたい。
電線に電流を流すと、電線自身の抵抗によってジュール熱が発生する(電線の抵抗で見たとおりだ)。銅線そのものは1000℃を超えても溶けないが、その周りを包む絶縁被覆はそうはいかない。IV電線やVVFケーブルに使われるビニル被覆の最高許容温度は60℃。ここを超えて使い続けると被覆が軟化・劣化し、絶縁が壊れて短絡や漏電につながる。
つまり許容電流とは、「被覆が温度の限界に達しない範囲で流せる電流の上限」だ。電流の表に見えて、正体は温度の表である。
電技解釈第146条第2項が定める値は次のとおり(軟銅線、周囲温度30℃以下。146-1表・146-2表)。
| IV電線(単線)の直径 | 許容電流 |
|---|---|
| 1.6mm | 27A |
| 2.0mm | 35A |
| 2.6mm | 48A |
| 3.2mm | 62A |
| IV電線(より線)の断面積 | 許容電流 |
|---|---|
| 2mm² | 27A |
| 3.5mm² | 37A |
| 5.5mm² | 49A |
| 8mm² | 61A |
太いほど多く流せるのは、断面積が増えるほど抵抗が下がって発熱そのものが減り、同時に表面積が増えて放熱も有利になるからだ。1.6mm単線とより線2mm²が同じ27Aなのは、断面積がほぼ同じ(1.6mmの断面積は約2mm²)だからで、表を丸暗記する前にこの対応に気づいておくと覚える量が半分になる。
管に入れた瞬間、数字が減る
冒頭の謎の核心がここだ。電線を電線管や線ぴに複数本まとめて収めると、1本1本が発した熱が互いを温め合い、管の中に熱がこもる。放熱条件が悪くなった分、被覆が60℃に達するまでの余裕が減る。そこで、収める本数に応じて許容電流に電流減少係数を掛ける。
| 同一管内の電線数 | 電流減少係数 |
|---|---|
| 3本以下 | 0.70 |
| 4本 | 0.63 |
| 5〜6本 | 0.56 |
| 7〜15本 | 0.49 |
この表は電技解釈146-4表で、16本以上でも0.43・0.39・0.34と続くが、学科試験で問われるのは上の4段だ。
ここから先は、条文には書かれていない試験の扱いになる。条文が数えるのは「同一管内の電線数」までで、接地線を除くこと・端数の丸め方までは定めていない。接地線(緑)は、常時電流が流れないので本数に数えない(内線規程などの扱いで、条文には明記が無い。学科試験もこの扱いで出題される)。計算値の端数は小数点以下1位を「7捨8入」する(0.7以下は切り捨て、0.8以上は切り上げ)扱いで答えを出す。たとえば1.6mmを3本なら 27×0.70=18.9→19A。許容電流の問題は、この「表の値×係数、端数は7捨8入」だけで解ける。
許容電流の表は、電流の表ではなく温度の表だ。27Aや35Aという数字は「この放熱条件なら被覆が60℃に達しない」という条件付きの翻訳にすぎない。だから電線が同じでも、置かれた環境(管の中、周囲温度、隣り合う本数)が変われば数字のほうが動く。VVFケーブルの許容電流がIV単体より小さめに扱われるのも、シースの中に心線が束ねられている=最初から「3本以下をまとめた状態」だからだ。
問題を見て、表を引いて、掛ける — 解き方の手順
許容電流の問題は、過去5回の学科試験のすべてで出ている。形はいつも同じなので、手順を固定しておくと迷わない。
- 太さの単位を見る。 直径〔mm〕なら単線の表、断面積〔mm²〕ならより線の表を引いて、許容電流の基本の値を読む。
- 管に収める電線の本数を数える。 接地線は数えない(内線規程などの扱い。条文には明記が無い)。本数から電流減少係数を選ぶ(3本以下0.70、4本0.63、5〜6本0.56)。金属管・合成樹脂管(PF管など)・金属可とう電線管・金属線ぴのどれに収めても、同じ係数の表を使う(146条第2項第二号ロ)。管の種類で係数を迷う必要はない。
- 係数が問題文に書かれているかを確かめる。 書かれていればその値を使う。過去5回のうち4回は問題文に係数が書かれていたが、1回は書かれていなかった。書かれない回に備えて、係数の表は覚えておく。
- 掛けて、小数点以下1位を7捨8入する。
- 選択肢と見比べる。 誤りの選択肢は、たいてい次の3つのどれかになっている。係数を掛け忘れた表の値そのもの、本数を数え違えて別の係数を掛けた値、太さを取り違えて別の行の値に掛けた値。自分の答えがその3つのどれでもないかを確かめると、検算になる。
例題1:単線を、本数の多い管に収める
直径2.6mmのIV電線を、合成樹脂管(PF管)に5本収めて施設する。周囲温度は30℃以下とする。電線1本当たりの許容電流はいくらか。
- 単位は〔mm〕なので単線の表。2.6mmは48A。
- 5本なので、係数は0.56(5〜6本)。
- 48 × 0.56 = 26.88。小数点以下1位は8なので切り上げて、27A。
例題2:より線で、接地線が一緒に入っている
断面積5.5mm²のIV電線4本と接地線1本を、金属管に収めて施設する。周囲温度は30℃以下とする。電線1本当たりの許容電流はいくらか。
- 単位は〔mm²〕なのでより線の表。5.5mm²は49A。
- 接地線は数えないので、本数は4本。係数は0.63(内線規程などの扱い。条文には明記が無い。問題文に「接地線は本数に数えない」とあれば、それに従う)。
- 49 × 0.63 = 30.87。小数点以下1位は8なので切り上げて、31A。
接地線まで数えて5本としてしまうと、係数が0.56になって 49 × 0.56 = 27.44 → 27A に着地する。3本以下の係数0.70を掛けた 34A(49 × 0.70 = 34.3)も、よく置かれる誤答だ。
例題3:周囲温度が高いとき(参考)
直径2.0mmのIV電線を金属管に3本収めて施設する。周囲温度は40℃とする。電線1本当たりの許容電流はいくらか。
周囲温度が30℃を超えるときは、表の許容電流に許容電流補正係数を掛ける。ビニルの絶縁電線なら、周囲温度をθ〔℃〕として
で求める(146-3表。θが30℃以下のときは30として計算するので、係数は1になる)。θ=40℃なら √(20÷30)≒0.82。
- 2.0mmの表の値は35A。
- 周囲温度の補正係数は約0.82。
- 3本なので、電流減少係数は0.70。
- 35 × 0.82 × 0.70 ≒ 20.09 なので、およそ20A。
過去5回の学科試験では、問題文に毎回「周囲温度は30℃以下」と書かれていて、周囲温度の補正を計算させる問題は出ていない。この例題は、30℃以下という前提が何のために書かれているかを知るための参考だ。
掛け算の結果(検算用)
自分の計算が合っているかを確かめるための一覧だ。暗記するためのものではなく、手順どおりに掛けた結果が、ここに載っているはずだと確認するために使う。
- 1.6mm(27A):3本以下 19A、4本 17A、5〜6本 15A
- 2.0mm(35A):3本以下 24A、4本 22A、5〜6本 19A
- 2.6mm(48A):3本以下 33A、4本 30A、5〜6本 27A
- 3.5mm²(37A):3本以下 26A、4本 23A、5〜6本 20A(37×0.56=20.72で、小数点以下1位が7なので切り捨て)
- 5.5mm²(49A):3本以下 34A、4本 31A、5〜6本 27A
- 8mm²(61A):3本以下 42A、4本 38A、5〜6本 34A
係数は、3本以下が0.70、4本が0.63、5〜6本が0.56。1.6mm(単線)と2mm²(より線)は同じ27Aなので、同じ行として読める。
コードはもっと細い。だから数字も小さい
器具に付いているコード(ビニルコード・ゴムコード)は、屋内配線用の電線よりずっと細い。許容電流もそのぶん小さい。
| コードの公称断面積 | 許容電流 |
|---|---|
| 0.75mm² | 7A |
| 1.25mm² | 12A |
| 2mm² | 17A |
100Vで考えると、0.75mm²のコードに安全につなげる器具は P=VI=100×7=700W まで。1200Wの電気ストーブを細い延長コードで使ってはいけない理由が、この表から直接読み取れる。試験でも、コードの太さを示して、そこにつないでよい器具の消費電力の上限を答えさせる形が繰り返し出題される。
この表の値は、ビニルコードや天然ゴムを使ったゴムコードのものだ(周囲温度30℃以下)。試験では「ゴムコード(絶縁物が天然ゴムの混合物)」「周囲温度は30℃以下」のように条件が書かれ、上の3つの値で解ける。このタイプは電流減少係数を掛ける問題ではなく、表を引いて器具の電流と見比べるだけだ。
例題4:コードに使える、いちばん大きい器具を選ぶ
公称断面積2mm²のゴムコード(絶縁物が天然ゴムの混合物、周囲温度30℃以下)に、100V用の電熱器具をつなぐ。使える器具のうち、消費電力がいちばん大きいのは次のどれか。800Wの電気ポット、1200Wのトースター、1600Wの電気湯沸器、1800Wの電気ストーブ。
- 2mm²のコードの許容電流は17A。
- 各器具の電流を、100Vで割って出す。800W→8A、1200W→12A、1600W→16A、1800W→18A。
- 17Aを超える1800W(18A)は使えない。
- 残りのうち、いちばん大きい1600W(16A)が答え。
なお、過去5回の学科試験で出題を確認できたコードは、0.75mm²と1.25mm²のゴムコードだ。2mm²(17A)は表の値を使った練習用の数字として置いている。
最初に「許容電流 × 100V」で上限を出しておく方法もある。17A × 100V = 1700Wなので、1700Wを超える1800Wだけが外れ、その手前の1600Wが答えになる。〔W〕と〔A〕は単位が違うので、そのまま比べてはいけない。必ず電流か電力のどちらかにそろえてから見比べる。
電源タップの裏の「1500Wまで」は、この表から来ている
家にある電源タップやテーブルタップを裏返すと、「15A・125V」「合計1500Wまで」と刻まれている。今日確かめられるのはこれだ。この1500Wという数字は誰かが適当に決めた目安ではなく、内部配線とコードの許容電流から逆算された温度の限界であり、今日見た表の親戚にあたる。ドラム式コードリールが「巻いたまま使うとき」と「全部引き出したとき」で上限を分けて表示しているのも、電流減少係数とまったく同じ「熱のこもり」の理屈だ。知ってから見回すと、身の回りの電気製品の注意書きが、ぜんぶ放熱の言葉で書かれていることに気づく。
この数表が省令の下の解釈として整備されているのは、被覆の溶けた電線が引き起こしてきた火災の積み重ねの上に、「ここまでなら熱が逃げ切れる」という線を引き直してきた歴史があるからだ。そしてこの知識の出番はこれから増える。EV充電器は数十Aを何時間も流し続ける設備で、瞬間の大電流より「連続通電で熱が平衡するか」が問われる。許容電流の考え方はまさにその問いに答えるための道具であり、太さの選定は許容電流早見ツール、実務の落とし穴は電流減少係数の解説記事でそのまま試せる。
冒頭の「2.0mmなのに24A」がどう計算されていたのか、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。