第二種電工 令和6年度上期 問7｜電気機器・配線器具・配線

単相3線式で電線1本あたり0.1Ω、各抵抗負荷に15Aずつ流れるとき、この配線全体の電力損失を求める。3本の電線（外線2本＋中性線1本）それぞれの損失を合計する。外線2本には15Aずつ流れ、中性線には2つの負荷電流の差（15－15=0A）が流れる。損失=15²×0.1×2本＝45W（正答ア）。中性線に電流が流れないことが、単相3線式の損失計算のポイント。

単相3線式の電力損失の計算問題（電線0.1Ω/本、負荷電流15Aずつ）。

【電力損失の計算】外線L1：15A×15A×0.1Ω=22.5W、中性線N：0A×0A×0.1Ω=0W、外線L2：15A×15A×0.1Ω=22.5W。合計=45W（正答ア）。選択肢イ60W、ウ90W、エ135Wは、中性線にも電流が流れるとして3本分で計算したり、電流や本数を取り違えたりした場合に出てくる値で、いずれも計算値と一致しない。45Wが正解であることは計算から一意に確定する。単相3線式平衡時の電力損失公式：P=2×I_外線²×R（中性線分=0）を確実に覚える。

本問は単相3線式（平衡負荷）の電力損失計算。

【計算】I_外=15A、R=0.1Ω/本、中性線電流=0A。P=2×15²×0.1=45W（正答ア）。

【選択肢分析】ア45W（正解・外線2本分）。イ60W、ウ90W、エ135Wは、中性線に電流が流れるとみなして3本分で計算する、電流を取り違える、といった誤りで出てくる値で、いずれも正しい計算値（45W）と一致しない。

【類題の変形パターンと対策】第二種電気工事士試験ではこの電力損失計算の出題が複数回にわたる。変形として「不均衡負荷で中性線に電流が流れる場合」「三相3線式への変更」「各線の抵抗値が異なる場合」などがある。統一した解法：①各電線の電流を求める②P=Σ(I²×R)で合計するの2ステップを機械的に適用すれば全変形に対応できる。

【電験三種・第一種電気工事士への展開】電験三種「機械」では三相誘導電動機の二次銅損（P₂=3×I₂²×r₂）として同じI²R損の考え方が出る。第一種電気工事士では単相3線式幹線の電線サイズ選定において電力損失を許容値以内に収めるための断面積計算が出題される。損失低減のためには電線を太くする（R低下）か不均衡を解消する（中性線電流低減）かのアプローチがあり、どちらが経済的かを判断する設計問題に発展する。