直列と並列の違いとは？シリース・パラの意味と計算方法を初心者向けに解説【電気の基礎】

ELECTRICAL BASICS / 電気の基礎

回路の「直列」と「並列」は、電気を学ぶうえで最初に押さえたい基本です。配線のつなぎ方が変わると、電流や電圧の関係も変わります。

現場では、直列を「シリース」や「シリーズ」、並列を「パラ」と呼ぶことがあります。英語のseries（直列）とparallel（並列）に由来する言葉です。

この記事では、直列・並列の仕組み、合成抵抗と電流の計算、制御回路での使われ方まで、初心者向けに解説します。

直列回路とは？｜電流の通り道が1本

直列回路は、部品を順につないだ、分岐のない回路です。電流は同じ経路を通るため、直列に接続されたすべての部品に同じ電流が流れます。

一方、電源の電圧は各部品に分配されます。抵抗を直列につないだ場合、それぞれにかかる電圧は抵抗値に比例します。

直列の途中が切れるとどうなる？

ランプを直列につないだ単純な回路では、1つのランプが断線して電流の経路が開くと、すべてのランプが消えます。電流が通れる別の経路がないためです。

ここで大切なのは、「断線などで回路が開いた場合」という条件です。部品の故障には短絡などもあるため、「どんな故障でも全部止まる」とは限りません。

並列回路とは？｜電流の通り道が分かれる

並列回路は、同じ2点の間に部品を接続して、複数の電流経路をつくる回路です。それぞれの経路を「枝」や「分岐」と呼びます。

各枝は同じ2点につながっているため、各枝にかかる電圧は同じです。一方、電流は枝ごとの抵抗値に応じて分かれます。

家庭の照明やコンセントも並列の考え方

家庭の照明やコンセントは、各負荷が所定の電源電圧を受けられるよう、基本的に並列の考え方で接続されています。1つの照明を消しても、ほかの照明を使い続けられるのはこのためです。

ただし、各枝が独立していることと、共通の配線やブレーカーが独立していることは別です。1つの機器で短絡や漏電が起き、共通の保護機器が動作すると、ほかの機器も止まる場合があります。

直列と並列の違いを比較

抵抗の説明は、正の有限抵抗値を持つ抵抗器を接続した基本回路を想定しています。

直列回路の計算｜抵抗を足して求める

抵抗を直列につなぐと、合成抵抗は各抵抗の合計になります。合成抵抗とは、複数の抵抗をひとつの抵抗として見たときの値です。

並列回路の計算｜枝の電流を足して求める

並列では各枝に同じ電圧がかかります。それぞれの枝の電流をオームの法則で求め、合計すれば電源から流れる全体の電流がわかります。

制御回路では、直列がAND・並列がORになる

ここまでの抵抗回路に加えて、接点のつなぎ方にも直列・並列の考え方が使われます。

ただし、「スイッチがON」という言い方だけでは、接点の状態が曖昧になる場合があります。a接点かb接点かを確認し、実際に接点が閉じる条件で考えましょう。

PLCのラダー図でも考え方は共通

ラダー図では、条件を直列に並べるとAND、並列に分岐させるとORの論理を表せます。これはプログラム上の条件の組み合わせであり、PLC内部に実際の接点を直列・並列配線しているわけではありません。

現場での使われ方と注意点

照明や複数機器への給電

照明や複数の負荷へ給電するときは、並列の構成が基本です。各負荷が必要な電源電圧を受け、枝ごとのスイッチや開閉器によって運転を切り替えられます。

一方、共通の供給線には、同時に使用する負荷の電流が流れます。枝ごとの電流だけでなく、共通部分に流れる電流も確認する必要があります。

非常停止や安全スイッチ

停止用の接点を直列につなぎ、「どれかひとつが開けば制御経路を遮断する」という構成が使われることがあります。

ただし、接点を直列につなぐだけで、安全回路が完成するわけではありません。接点の溶着や配線の短絡などを考慮し、必要な安全性能に応じて二重化、故障診断、安全リレーや安全PLCなどを組み合わせます。

安全機器の接続方法や接続台数は、メーカーの指定を確認します。また、停止信号が入っても機械が瞬時に止まるとは限らないため、停止時間や停止方式も重要です。

配線やブレーカーの選定

電流の計算は選定の出発点ですが、それだけで電線サイズやブレーカーの定格は決まりません。許容電流、配線方法、周囲温度、電圧降下、始動電流、保護機器の特性なども確認します。

回路図を見るときのチェックポイント

• 同じ経路か、分岐しているか：図の上下左右ではなく、接続先を追って確認する。
• 何が共通か：直列なら電流、並列なら電圧を基準に考える。
• 全体と枝を分ける：共通の供給線に流れる電流と、各枝の電流を区別する。
• 故障の種類を分ける：回路が開く場合と、短絡する場合で動作が変わる。
• 負荷の種類を確認する：抵抗器の計算を、モーターなどにそのまま当てはめない。

図面で縦に描かれているから直列、横に並んでいるから並列、という判断はできません。「どの点とどの点につながっているか」を追うことが大切です。

実際に結線変更を行う場合は、設備の手順に従って電源を遮断し、再投入防止と無電圧の確認を行います。導通・抵抗の測定は、電源を切り、残留電荷などの影響を除いた状態で行います。

まとめ