第二種電気工事士の単相３線式｜中性線の役割・100Vと200V・断線時の注意点【資格・工具】

本記事にはアフィリエイト広告が含まれています。

単相３線式とは？L1・N・L2の３本で供給する方式

単相３線式では、２本の電圧線と１本の中性線を使います。この記事では、電圧線をL1・L2、中性線をNと表します。

３本あるから三相、という意味ではありません。単相３線式と三相３線式は、別の電源方式です。

100V・200Vは、接続する２本の組合せで決まる

正常な単相３線式100／200Vでは、次の関係になります。

100V負荷は外線と中性線の間、200V負荷は２本の外線の間へ接続する構成です。

スマホでは、次の図を左右にスクロールできます。

２つの100Vは、交流の位相関係にも注目する

Nを基準にしたL1とL2の交流電圧は、互いに逆位相です。このため、L1―L2間では200Vになります。

「同じ100Vの線を２本集めれば、どんな電源でも200Vになる」とは考えないでください。単相３線式の電源構成による関係です。

中性線の役割｜100V負荷の接続点を電源中性点へつなぐ

図の負荷Aと負荷Bの間には、中性線Nがつながっています。正常な中性線によって、その接続点が電源の中性点につながるため、両側の100V負荷が異なっていても、それぞれに約100Vを供給できます。

この記事の理想条件では、各負荷の電圧を100Vとして計算します。実際の電路では、電線の抵抗などによる電圧降下もあります。

中性線と、保護接地用のアース線は別

中性線は、通常の電源回路を構成する電線です。一方、機器の金属外箱などへつなぐ保護接地用のアース線は、目的が異なります。

中性線を、機器のアース線の代わりとして扱ってはいけません。電源側で接地されていることと、両者を自由に置き換えられることは別です。

また、中性線は常に無電圧で安全とは限りません。正常時の理想的な電位と、実作業で触れてよいかどうかを混同しないでください。

中性線の電流｜抵抗負荷では、両側の差になる

両側の100V負荷を純抵抗として考えると、中性線には両側の負荷電流の差が流れます。

例1｜Aが12A、Bが8Aの場合

中性線電流の大きさは、12－8＝4Aです。

12＋8＝20Aではありません。両側の電流が中性線部分で打ち消し合い、差が残ると考えます。

例2｜AもBも10Aの場合

中性線電流は、10－10＝0Aです。両側の負荷が平衡している状態です。

この瞬間に電流が0Aでも、中性線をなくしてよいわけではありません。どちらかの機器を切れば負荷のバランスが変わり、中性線が必要になります。

200V負荷の電流は、中性線を通らない

図の200V負荷はL1―L2間へ接続され、中性線には接続されていません。その負荷電流は２本の外線を通ります。

外線の電流を計算する問題では200V負荷の分も考えますが、中性線電流を求める際に、その電流をそのまま足すわけではありません。

中性線が断線すると、100V負荷に過電圧がかかることがある

ここでは、電源と負荷A・Bの接続点の間で、中性線が断線した場合を考えます。

中性線が切れても、L1―負荷A―負荷B―L2という経路は残ります。負荷側の接続点が電源中性点から切り離され、２つの負荷が200Vに対して直列につながった状態になります。

抵抗値が異なる場合、200Vは抵抗の大きさに応じて分かれます。必ず100Vずつになるわけではありません。

断線後の計算例｜10Ωと30Ωなら50V・150Vになる

図の負荷Aを10Ω、負荷Bを30Ωとし、断線後も抵抗値が変わらないものとします。

正常時は、それぞれ100V

• 負荷Aの電流：100÷10＝10A。
• 負荷Bの電流：100÷30≒3.33A。

正常な中性線がつながっているので、抵抗値が違っても、各負荷の電圧は100Vです。

断線後は、合計40Ωの直列回路

中性線が図の位置で切れると、AとBは200Vに対する直列回路になります。

• 合成抵抗：10＋30＝40Ω。
• 直列回路の電流：200÷40＝5A。
• 負荷Aの電圧：5×10＝50V。
• 負荷Bの電圧：5×30＝150V。

直列回路では同じ電流が流れるため、抵抗が大きい負荷Bのほうへ高い電圧がかかります。

このように、もともと100V用として接続していた機器へ、100Vを超える電圧がかかり、損傷につながるおそれがあります。

抵抗値が同じなら、断線後も100Vずつになる計算

２つの抵抗が等しければ、200Vは100Vずつに分かれます。ただし、それは負荷が等しいという条件での結果です。

機器の入切などで負荷は変わるため、「今は同じ抵抗だから中性線が切れていてもよい」とは考えません。

中性線欠相保護は、過電流保護とは役割が違う

中性線の断線や接続不良による異常を、中性線欠相と呼びます。

中性線欠相による過電圧は、必ず大きな過電流を伴うとは限りません。そのため、過電流を検出する機能だけで、すべての異常電圧を防げるわけではありません。

単相３線式の中性線欠相保護機能は、このような過電圧を検出して電路を遮断するための機能です。

学科で間違えやすいポイント

学習の順序｜正常時と断線後を別々に描く

1. L1―NとN―L2に100V、L1―L2に200Vと書く。
2. 正常時は、各100V負荷の電流を別々に求める。
3. 抵抗負荷の条件では、両側の差から中性線電流を求める。
4. 断線問題では、指定された位置の中性線だけを切って描き直す。
5. 残った回路が直列か並列かを確認して計算する。

「中性線が切れた」という言葉だけで公式を選ばず、断線位置と、残る接続を図で追うことが大切です。

中性線につながる接地側極と、アース用の接地極の違いは、コンセントの種類・接地極の解説でも整理しています。

回路図と計算を、参考書で復習したい方へ

この記事の図を理解したら、参考書や過去問で、抵抗値・電流・断線位置を変えた例を解いてみましょう。

紙に図を描いて整理したい方は紙の本、持ち歩いて読みたい方は電子書籍など、使いやすい形式を選べます。

同じ学科参考書の紙版と電子版です。学習方法に合う形式を選んでください。紹介しているのは2026年版のため、購入時は受験年度に対応する版を確認しましょう。価格・送料・付録や特典・利用条件などは各販売ページをご確認ください。

まとめ