第二種電工 令和7年度上期 問7｜電気機器・配線器具・配線

図では、電源の電圧線と中性線の間が各103 V で、電線1本の抵抗は0.1 Ωです。上側の負荷には20 A、下側の負荷には10 A が流れています。中性線には2つの電流の差（20 A－10 A＝10 A）が流れます。上側の電線での電圧降下は 20×0.1＝2 V、中性線での電圧降下は 10×0.1＝1 V です。a-b 間の電圧は 103－2－1＝100 V となります。正答は（イ）。

【電流の整理】上側負荷（a-b 間につながる負荷）に 20 A、下側負荷に 10 A が流れています。中性線には両者の差 20－10＝10 A が流れます。

【電圧降下】

・上側の電線（電圧線）：20 A×0.1 Ω＝2 V

・中性線：10 A×0.1 Ω＝1 V

【a-b 間の電圧】電源の電圧線と中性線の間の電圧103 V から、上側の電線の降下2 V と、中性線の降下1 V を引きます。

　V＝103－2－1＝100 V

中性線の10 A は、点 b から電源の中性点へ向かって流れます。そのため点 b の電位は中性点より1 V 高くなり、上側負荷の電圧をさらに1 V 下げる向きに働くので、引き算になります。したがって正答は（イ）の100 V です。

本問は、負荷が不平衡な単相3線式で、中性線の電流と電圧降下を正しく扱えるかを問います。平衡負荷なら中性線の電流は0 A ですが、本問は上側20 A、下側10 A の不平衡で、中性線に10 A が流れます。

【電位で考える方法】電源の中性点を基準（0 V）とします。上側の電源端子は＋103 V、下側の電源端子は－103 V です。

・点 a の電位：103－20×0.1＝101 V

・点 b の電位：中性線に10 A が b から電源の中性点へ流れるので、b は中性点より 10×0.1＝1 V だけ高く、＋1 V

・a-b 間の電圧：101－1＝100 V

同じ方法で下側の負荷の電圧を求めてみます。下側の電源端子は－103 V で、そこから下側の電線に10 A が流れるので、負荷の下側の端子は－103＋10×0.1＝－102 V、b が＋1 V ですから、下側の負荷には 1－(－102)＝103 V が加わります。上側の負荷は100 V、下側の負荷は103 V と、不平衡のために電圧に差が出ます。

【電流の向きの確認（キルヒホッフの電流則）】節点 b に入る電流が上側負荷からの20 A、出る電流が下側負荷への10 A なので、差の10 A が中性線を通って電源へ戻ります。この向きを取り違えると、中性線の降下を足してしまって 103－2＋1＝102 V（選択肢エ）という誤答になります。選択肢ア・ウも、降下の数え方を誤ったときに出てくる値です。

【一般的な性質】単相3線式で負荷が不平衡になると、電流の小さい（軽い）側の負荷の電圧が高くなり、大きい側の電圧が低くなる傾向が出ます。中性線が断線すると、不平衡の度合いによっては軽い側の負荷に過大な電圧が加わり、機器を損傷する危険があります。そのため、中性線には単独でヒューズや開閉器を入れません。正答は（イ）です。