第二種電工 令和5年度上期午前 問6｜電気機器・配線器具・配線

三相3線式はモーターや工場の動力設備でよく使われる配線方式。電線が3本ある。電力損失はP=I²×R×電線本数で計算する。1本あたり抵抗0.15Ω、線電流10A、電線3本なので：P=10²×0.15×3=45W（正答エ）。単相と違って3本すべてに電流が流れるので本数をかけることに注意。

三相3線式回路の電力損失計算。電線1本あたり抵抗r=0.15Ω、線電流I=10A、電線3本。

損失P=3×I²×R=3×10²×0.15=3×15=45W（正答エ）。

選択肢ア15W（1本分のみ）、イ26W（√3を使った誤った計算）、ウ30W（2本分）はいずれも誤り。三相3線式では3本の電線全てに線電流が等しく流れる（平衡三相負荷の場合）ため、「3本分」で計算する。P=3I²Rは三相電力損失の基本公式。単相3線式との違いは「中性線がない（3本すべてが電流を担う）」点で、損失計算でゼロにできる線がない。

本問は三相3線式（3φ3W）の電力損失計算。三相平衡負荷時の基本公式P=3×I²×Rを適用する。

【計算】P=3×10²×0.15=3×15=45W（正答エ）。

【単相3線式との比較】単相3線式では平衡負荷時に中性線電流=0になり外線2本分の損失（P=2I²R）しか発生しない。三相3線式では3本すべてに線電流が流れるため P=3I²R となる。同じ電力を同じ電流で届けるなら三相3線式の方が電線1本あたりの電力量が大きく（三相電力=√3VlIl）、電力/損失比が優れる。

【三相電力と損失の関係】三相負荷への供給電力P_supply=√3×Vl×Il×cosφ。損失率=P_loss/P_supply=3I²R/(√3VlIlcosφ)。電圧を高くするほど（Vl大→Il小）損失率が急激に低下する。これが高圧送電・特別高圧送電が採用される理由。

【電験三種・第一種電気工事士への展開】電験三種「電力」では三相3線式配電線の電圧降下・電力損失が最重要テーマ。三相電力損失P=3I²Rと有効電力P=√3VIcosφを組み合わせた問題が出題される。第一種電気工事士試験では三相動力幹線の設計計算（電線サイズ、変圧器容量）で同公式を使う。また三相変圧器の銅損（二次側巻線の抵抗損）もP=3I²rで表され、変圧器の効率計算に直結する。