第一種電工 令和4年度午前 問7｜電気の基礎理論

単相3線式では、2本の電圧線と中性線を使い、中性線と各電圧線の間に105V、電圧線どうしの間に210Vが取り出せます。図では、Aは一方の電圧線と中性線の間、Bはもう一方の電圧線と中性線の間、Cは電圧線どうしの間（210V）につながっています。中性線がP点で切れると、AとBは中性線を通じて直列につながったまま、両端に210Vがかかる形になります。電圧は抵抗の比で分かれるので、Aには 210×50÷(50＋25)＝140V がかかります。正答はウです。

①断線前：A・Bにはそれぞれ105V、Cには210Vがかかっている。

②断線後：中性線が電源から切り離され、A（50Ω）とB（25Ω）が直列になって210Vの電圧線間にかかる。Cは電圧線間に直接つながっているので210Vのまま。

③A・Bの直列回路の電流：I＝210÷(50＋25)＝2.8A

④Aの電圧：VA＝2.8×50＝140V、Bの電圧：VB＝2.8×25＝70V（合計210V）

Aは105V用の負荷なのに140Vがかかり、過電圧になります。抵抗の大きい（消費電力の小さい）負荷ほど高い電圧がかかる点に注意します。

誤りやすい点：Cの20Ωは断線の影響を受けないので、計算に入れません。正答はウです。

本問は、単相3線式の中性線が断線したときの電圧の偏りを、図の結線から読み取って計算する問題です。

【結線の読み取り】図の配線用遮断器の接続から、Aは右側の電圧線と中性線、Bは左側の電圧線と中性線、Cは左右の電圧線の間につながっています。中性線の断線点Pは、電源とA・Bの中性線接続点の間にあるため、断線後はA・Bの中性線側がつながった状態で電源から浮きます。

【断線後の電圧】A・Bは210Vの電圧線間に直列に入るので、電圧は抵抗に比例して分かれます。

・VA＝210×50/75＝140V（定格105Vの約1.33倍）

・VB＝210×25/75＝70V（定格105Vの約0.67倍）

・VC＝210V（変わらない）

もしA・Bが同じ抵抗値なら、それぞれ105Vで影響は出ません。負荷が不平衡なほど電圧の偏りが大きくなります。

【消費電力の変化】Aは断線前 105²÷50≒220W、断線後 140²÷50＝392W と約1.8倍になり、機器の焼損につながるおそれがあります。Bは 105²÷25＝441W から 70²÷25＝196W に下がります。

【実務とのつながり】このような事故を防ぐため、電技解釈第35条は、多線式電路の中性線に過電流遮断器を施設しないこと（各極が同時に遮断される場合を除く）と定めています。中性線だけが切れる状態を作らないためです。また、中性線が欠けたときに電圧線側を開放する中性線欠相保護付の漏電遮断器が住宅用分電盤などに使われています。本問では「どの配線用遮断器も動作しなかった」という条件で、この過電圧がそのまま負荷にかかる場合を考えています。