第二種電工 電気機器・配線器具・配線 問7：電気機器・配線器具・配線

単相3線式（100V/200V）の電線路で、電線3本に流れる電流がわかっているとき、全体の電力損失を計算する問題。電線1本の抵抗0.1Ω、各抵抗負荷に流れる電流は15A。3線式では外側2本の電線に15Aずつ、中性線には2つの負荷電流の差（同じ電流なので差=0）が流れる。電力損失=I²×R×電線本数で計算する。外線2本に15A、中性線に0Aなので、損失=15²×0.1×2＋0²×0.1=45W（正答ウ）。

単相3線式（1φ3W）の電力損失計算。電線1本あたり抵抗0.1Ω、各抵抗負荷の電流=15A（均衡負荷）。

【各電線の電流】上側外線L1に15A（100V側上負荷に流れる電流）、下側外線L2に15A（100V側下負荷に流れる電流）、中性線Nには差電流=15－15=0A。

【電力損失】P_loss=I_L1²×R＋I_N²×R＋I_L2²×R＝15²×0.1＋0²×0.1＋15²×0.1＝22.5＋0＋22.5＝45W（正答ウ）。選択肢ア23Wは約1/2、イ39Wは不正確、エ68Wは過剰で誤り。中性線に電流が流れないことが損失低減の鍵。この計算は「単相3線式の平衡負荷では中性線損失=0」という原則を確認する問題。

本問は単相3線式（1φ3W）平衡負荷時の電力損失計算。中性線電流=0になることが計算の核心。

【回路構成と電流分布】電源から上側L1（100V）・中性線N・下側L2（100V）の3線が出ており、それぞれに負荷が並列接続。各負荷に15Aが流れる。中性線電流=|I_L1－I_L2|=|15－15|=0A（平衡状態）。

【損失計算】P=I_L1²R＋I_N²R＋I_L2²R=15²×0.1＋0＋15²×0.1=22.5＋22.5=45W（正答ウ）。

【不平衡時の発展】もし上負荷に20A・下負荷に10A流れる場合、中性線電流=10A。P=20²×0.1＋10²×0.1＋10²×0.1=40＋10＋10=60Wとなり、平衡時45Wより損失増加。不平衡になるほど損失が増えることが定量的に理解できる。

【実務：単相3線式の設計注意点】住宅・小規模工場の低圧幹線として最も広く使われる単相3線式では、上下の負荷を均等に割り付ける「負荷バランス設計」が電力損失最小化の基本。電気設備設計時の分電盤回路割り当てで、L1側・L2側の総電流を揃えるよう設計する。電験三種「電力」では単相3線式のV結線や二相三線式との比較が出題される。第一種電気工事士の設計問題では不平衡率の計算（最大不平衡電流/最大電流）が出て、一定限度（40%以下等）に収める設計が求められる。