ＡＣ100Ｖ物語

電力専科

AC100V物語（配電線からコンセントまで））

　★　はじめに　★　

◆　このHPで、「スパイラル・ホーン　スピーカーの試作」を掲載しましたが、
壁コンセントの極性（アース極と１００V極）について・・・を、もっと詳しくとのご要望が寄せられましたので、以下にまとめました。
例によって、写真と図解で、お話を進めます。　ご理解のほど、よろしくお願いいたします。
内容は、配電線からコンセントに至るまでを紹介します。
これをヒントに・・・ネット検索されれば詳細な資料が見つかります。
今回は、専門的な内容を含みますが、予めご承知ください。

【１】柱上変圧器（高圧6,600Vから105Vを得る）

さて、具体例についてお話を進めます。

◆　下の写真：　電力会社の電柱に大きな変圧器と小さな変圧器が並んで取り付けられている状態を良く見かけると思います。
この変圧器構成（接続法）を　Ｖ結線方式　といいます。全国的に採用されています。
↓　住宅街には３相２１０Ｖが不要であるためほとんど見られないですね。

◆　配電線、柱上トランスの結線図　「　V 結線方式　」

下図がV 結線方式ですが、単相変圧器２台で３相２１０Ｖと単相２１０／１０５Ｖを送ることが出来る結線方法です。

ただし、使用できる容量は２台の変圧器容量の合計よりも小さくなります。
一般に単相２１０／１０５Ｖ用(Ｔｒ１）の変圧器容量を大きくして使用されます。
Ｔｒ２の容量は接続される３相２１０Ｖ負荷の大きさにより決定されます。
Ｔｒ1は、その容量に単相２１０／１０５Ｖ負荷を加えたものが使用されます。

この時、単相２１０／１０５Ｖ回路の対地電圧は１０５Ｖですが、三相２１０Ｖ回路は１８２／１０５Ｖと変則的です。
（１８２Ｖは１０５Ｖ×√３）・・・これは、三角定規の辺の比（１：２：√３）を思い浮かべれば理解していただけると思います。

◆　AC１００Vの片側が大地アースになっているのは、電柱あるトランス（６ｋV：２００V）の２００V側の中性点を大地にアース（接地）して、トランス故障時に家庭内に６ｋVが入らないよう配電線を高速度遮断をさせるためです。

【 V 結線方式の特徴】

工事費（変圧器代）を安くするために使われる方法でです。
電灯用の単相トランスが基本で、柱上に設置されている。

小さな工場とか店舗が出来て三相動力がほしい。
大規模な事をしなくても単相トランスをもう1個持ってきて、V結線したら供給出来る。

工場、店舗閉鎖、三相動力不要なら増設した単相トランスを引き上げる。

新たにどこかからか三相動力の申し込みがあった。単相トランスを1台増設して三相動力を供給する。

電力会社側からみれば、単相トランスの管理をするだけで良い。
経年劣化や災害で故障しても単相トランス2個で対応出来る。
などです。

◆　低圧配電用BOX

「灯」：　一般家庭向けで、電灯と200V機器を供用出来る。単相３線式で供給
（オール電化住宅など）

「力」：　店舗、工場など向けで、モーターなど動力用三相３線式で供給
（三相210V）

◆　単相２線式・・・トランス容量も10kVAと小さめ配電線の終点です。山間部・需要家は１軒でした。電力は生活のインフラ・・・あまねく公平にが電力会社の使命。

【２】住宅の受電（単相３線式で受電）
◆　配電線からの引き込み線の引き止め状態（単相３線式）
電力会社の資産分界・責任分界の黄色いチューブがあります。

◆ 積算電力計（Watt-hour meter）（電力会社の所有物）
電子式電力量計は、内部の電子回路により電力を積算計量するものです。
この形式のものはセグメントLEDや液晶ディスプレイ上にデジタル表示するものがあります。

近年増えてきているオール電化向け契約（時間帯別電灯契約）では時間帯別に計測する必要性があることから多く設置されています。

★　電子式電力量計の動作原理

電子式電力量計の計量機構は、一般的に電子回路の電圧電流レベルに変換する入力変換部、乗算回路、電力に比例したパルスを発生する積分回路、分周回路、パルスをカウントして表示する表示部から構成されます。
【電圧・電流入力→乗算→積分→表示　】
誘導形電力量計では、電圧、電流に比例した磁束の回転磁束から電力に比例した回転トルクを得ていますが、電子式電力量計は電圧、電流の乗算を静的に乗算器にて行っており、アナログ乗算とデジタル乗算に乗算方式は大別されます。

電力小売りの自由化関連では、2016年現在、各戸積算電力計の新規取替の最中です。
この件については、別途お話ししたいと思います。

【３】住宅用分電盤　（各家庭の所有物）

(1)　アンペア・ブレーカ（電流制限器）
分電盤の左側についているブレーカで契約以上の電気が流れると自動的に電気が止まる仕組みになっています。

(2)　漏電ブレーカ（漏電遮断器）
配線や電気器具の漏電をすばやく感知し、自動的に電気を切ります。
漏電ブレーカは、より安全を得るために欠相保護付のものをお勧めします。

(3)　安全ブレーカ（配線用遮断器）（NFB）
分電盤から各部屋へ電気を送る分岐回路のそれぞれに取り付けられています。（定格電流 20 A ）
電気器具やコードの故障でショートした時や、使いすぎで過電流が流れた場合に電気を自動的に遮断します。

◆　分電盤の中

◆アンペア・ブレーカの容量色別

【東京電力の色別】
赤10A,桃15A, 黄20A,緑30A,灰40A, 茶50A, 紫60A

【４】壁コンセント　

◆屋内配線では壁コンセントの長穴に白線が接続されています。
上の写真は壁コンセントの裏側です。「Ｗ」の白色文字が刻印されています。
（Ｗ：接地極側です）

◆ 壁コンセントの表側・・・
壁コンセントに向かって左側の長穴が「接地極側」です。
◆プレートの左下、オレンジラベルは分電盤のNFB色別表示に合わせてあります。

★コンセント「Concent」は和製英語ですね。
　米国では「Receptacle」（レセプタクル）
　英国では「Socket Outlet」（ソケットアウトレット）と言います。

◆　定格電圧が125Vである理由は・・・

以下のような「説」があります。

大正時代から、コンセントは米国の極配置を採用しており、米国は120V配電であるため、定格電圧は少し余裕を持たせ125Vでした。
日本では、100V配電でしたが、米国のコンセントをそのまま輸入し定格もそのまま125Vを採用したようです。

◆　プラグの刃の先に穴があるのはなぜ？

コンセントの中にあるプラグ栓刃を保持する「刃受けばね」の「ボッチ」と呼ばれる突起があり、最後まで差し込むと、栓刃の穴に「ボッチ」が入り、最後まで差し込んだ事を感触で知らしめたり、差し込んだ後プラグがコンセントから、ズレ落ちたりしない事を目的としているようです。

１２５Ｖ１５Ａプラグの形状を、経済産業省令（電気用品の技術上の基準を定める省令）で規定しています。
その省令の別表第四　配線器具　６．接続器の図１で、プラグの栓刃根元から１１．７ｍｍの箇所に直径３ｍｍの穴を指定しており、穴は義務となっております。
しかし・・・・
★「抜け止めコンセント」に規定あるため・・・
プラグをコンセントに差し込み、回転させることで刃受ばねに設けた、切り欠状の、凸部（エッジ）を栓刃の穴に入れ抜けにくくする構造です。
「抜け止めコンセント」が、省令で規定されているため、日本では栓刃に穴を設ける必要があります。

◆　テーブルタップの「Ｎマーク」は？

「中性極」側の意味で「Ｎ」は、Nuetral (中性) のＮで中性極側を表示しています。
壁コンセントには、向かって左側の長穴に差し込みます。
国際的にも活線側をLive (リブ) のＬ、従ってＬとＮとに識別して呼称します。
★Ｎはあくまでも電路であり、アースとして使っては危険です。

◆↓検電器付きドライバー。ホームセンターで500円ほどです。
これは、ネオン式ではなく、LEDとボタン電池を使った方式でネオン式より見易いです。（明るい場所で有効）

　◆　以上です　◆　
電柱での１００V変圧の仕組みが、お分かりいただけましたでしょうか？

さらに、「V結線」についての、技術論は専門的になります。また、「交流理論」の理解が先行します。よって、今回は、現実的に目で確認できる範囲にとどめて終わりにします。

（参考）住宅や店舗など600V以下で受電する設備の新築・増改築時に、配線図通りに屋内配線を行いコンセントの設置やアース施工などを行う場合、第二種電気工事士の資格が必要です。電気工事士の資格は、法律で基準が定められております。

　《余談》　

◆　SONY　TA-AV570 マニュアルより引用
これをやると「より良い音質」になるとの解説ですが、コンセントの「アース側」が向かって「右」になっています。
正しくは・・・「ひだり側」ですね！

★ご承知の通り、配電線（家庭のAC100V）には、家電製品などのノイズが載っているし場所によっては、第3高調波（３次歪み）がある配電線もあります。
よって、極性を統一してもノイズ軽減対策としては何の役にも立ちません。！

★オーディオ関係の参考資料を図書館から借りてきましたが、デタラメの妄信記事が多いのに驚きました。

デジタル時代になって、電気的雑音が極端に増加している昨今、昔の物理や文系の先生のお話ではダメですよね。

《余談＋２》　
＊＊＊
病院のコンセントには白色以外に赤や緑や茶色があるのは？
＊＊＊
◆ 病院で使用する医用電気機器には、生命に関わる重要な機器があります。
雷などで商用電源が停電した場合でも、それらの医用電気機器には発電機を動かす等、電気を供給し続ける必要があります。
　「非常電源」　
JIST1022「病院電気設備の安全基準」では、商用電源が停止したときに、自動的に負荷に電力を供給するための電源を総称して「非常電源」と呼んでいます。

上記のJISでは、「非常電源」を３つに区分しています。

① 一般非常電源：商用電源の停止から４０秒以内に電力を供給する非常電源

② 特別非常電源：商用電源の停止から１０秒以内に電力を供給する非常電源

③ 瞬時特別非常電源：商用電源の停止から０．５秒以内に電力を供給する非常電源

さらに、蓄電池などを利用し、商用電源の停止でも途絶えることなく給電する電源として・・・次の④があります。

④ 交流無停電電源装置があります。
上記JISでは、医用室のコンセントに対し以下の色識別を規定しています。

（１）商用電源だけから供給されるコンセント：白色
（２）一般非常電源から供給されるコンセント：赤色
（３）特別非常電源から供給されるコンセント：赤色
（４）瞬時特別非常電源から供給されるコンセント：赤色
さらに、交流無停電電源装置から供給されるコンセントは緑色としても良いと規定されています。

－－－
非常電源とは全く異なるコンセントですが、非接地配線方式のコンセントは他の配線方式のコンセントと識別することの規定があり、茶色のコンセントを使用している場合が多いです。

一般の住宅では、柱上トランスから複数の家庭へ電気を送るためどこかの家庭での電気機器の漏電を即検知するため、接地配線方式の配線がされています。

しかし、手術室のような範囲の狭いところでは、接地配線方式で漏電が発生した場合に、不用意に漏電ブレーカを動作させて、給電を停止すると医療に重大な支障が出る機器があります。
そのような医療機器は、非接地配線方式で、漏電発生時にも、漏電警報機のみ作動させる方式での給電が認められています。

　　　　　　　　　　　　　　　　　【完】　

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