ロードセンター・盤・配電盤・コンシューマーユニットの適切なサイズ選定：NEC・IECガイドライン

NECおよびIECに準拠したロードセンター、盤、配電盤、コンシューマーユニットのサイズ選定

計画はすべての電気配線プロジェクトの第一かつ最優先事項であり、住宅や商業用途における配電システムの設計・施工では、正確な計算に基づく適切な見積もりと解析が不可欠です。適切に決定されたロードセンターと盤のサイズは、現在の負荷だけでなく将来の負荷（もしあれば）も安全かつスムーズに処理できます。

したがって、ロードセンターと配電盤は、NECとIECまたはその他の適用される地域コードに従って適切にサイズ設定されるべきです（同様に、適切な電線・ケーブルサイズの選定、正しいMCBサイズの選択、プラグとコンセントの定格計算など）。本ステップバイステップガイドでは、解例を用いてNECとIECに従った適切な盤サイズ（ロードセンター、配電盤、ブレーカーパネル）の選定方法を示します。

盤、ロードセンター、配電盤、コンシューマーユニット

これらは同じものを指す異なる用語です。簡単に言えば、盤や配電盤は、照明点や最終回路などの負荷ポイントに安全に電力を制御・配電するための、ブレーカーなどの複数の保護装置の組み合わせです。

• 米国で用いられる用語: 盤、ロードセンター、ブレーカーボックス、サービスパネル、メイン電気盤。
• 英国・EUで用いられる用語: 配電盤（商業用）、コンシューマーユニット（住宅用）、ブレーカーボックス、メインパネルなど。

前回の記事で詳述した通り、本ステップバイステップチュートリアルに進みます。以下の例は、メインブレーカーの負荷容量決定や住宅の全体電気負荷計算にも応用できます。

盤およびロードセンターのサイズ決定方法？ 120/240V － NEC

米国住宅用途の一般的な電圧レベルは単相120Vと240Vです。分相トランスの二次側から、3本の線（ホット1：黒、ホット2：赤、中性線：白）がメーターボックスとメインサービスパネル（メインスイッチブレーカー）に引き込まれます。

したがって、単相配電システムでの利用可能電圧は以下の通りです：

• いずれかのホット（ホット1またはホット2）と中性線間の電圧 = 120V
• ホット1とホット2間の電圧 = 240V

以下の図は、盤の全体概要、導体間の電圧レベル、ブレーカー数を示しています。

 

注1: 以下の例はVA（ボルト×アンペア）すなわち皮相電力に基づいています。住宅の力率はほぼ1（ユニティ）であるため、実効電力（ワット）を使用しても構いません。VA × 力率 = ワットとなり、力率＝1のとき皮相電力（VA）＝実効電力（W）です。

では、以下の例で適切な盤サイズ（ロードセンターまたは配電盤）の決定方法を見てみましょう。

注2: この例はNECに基づいており、NECとCECに従う北米、特に米国とカナダで適用されます。IECおよび英国/EU向けの例はこの後続きます。

以下は、メインサービスパネルの全体概要と、将来負荷用スペース、120Vおよび240V回路を含む各部分です。

例題:

以下の負荷ポイントを持つ1500ft²（139.35m²）の住宅フロアプランに適したロードセンターまたは配電盤のサイズを計算せよ：

• エアコン: 240V × 25A = 6000VA = 6kVA
• 電気レンジ: 240V × 35A = 9600VA = 8.4kVA
• 電気ヒーター: 240V × 30A = 7200VA = 7.2kVA
• 衣類乾燥機: 240V × 15A = 3600VA = 3.6kVA
• 食洗機: 120V × 10A = 1200VA = 1.2kVA
• 生ゴミ処理機 = 120V × 8A = 960VA = 0.96kVA
• キッチンの小型家電回路2つ（冷蔵庫、ブレンダー等）
• 一般照明、扇風機、浴室家電、将来負荷等

解答:

NECコードと関連表を用いて、地下室とガレージなしのフロアプランに基づき、各家電の電力定格を求め計算します。

一般照明負荷:

住宅の最小一般照明負荷（家電用非家電レセプタクル含む、例：テレビ、テーブルライト等）は、1ft²あたり3VAです（NEC表220.12）。

したがって、1500ft²（例題値）の一般照明負荷：

3VA × 1500ft² = 4500VA = 4.5kVA

小型家電負荷

キッチンの小型家電（コーヒーメーカー、トースター等）用に、少なくとも2つの120V、20A小型家電回路が必要です（NEC第210.11条(C)(1)）。これらの回路は1.5kVAで定格されるべきです（NEC第220.52条(A)）。したがって、例題住宅の小型家電負荷：

2 × 1500VA = 3000VA = 3kVA

ランドリー回路

ランドリーエリア用に少なくとも1つの120V、20A回路が必要です（NEC第210.11条(C)(2)）。ランドリー回路の最小VA定格は1.5kVAです（NEC第220.52条(B)）。したがって、ランドリーエリアの負荷定格：

1500VA = 1.5kVA

一般照明と小型家電（ランドリー含む）の総定格：

• 一般照明 = 4.5kVA
• 小型家電負荷 = 3kVA
• ランドリー回路 = 1.5kVA

一般照明と小型家電の合計 = 4.5kVA + 3kVA + 1.5kVA = 9kVA

需要係数

すべての電気機器が同時に動作するわけではありません（温度により電気ヒーターか冷蔵庫のいずれかのみ使用等）。また、電気アイロン、給湯器、照明、扇風機等は常時オンではありません。このため、最初の3kVAは100%で定格し、残りの負荷は需要係数35%で定格できます（NEC表220.42）。したがって：

• 最初の3kVAを100% = 3kVA
• 残り6kVA（9kVA - 3kVA）を35% = 2.1kVA

一般照明と小型家電の正味合計 = 3kVA + 2.1kVA = 5.1kVA

大型家電負荷

連続・非連続運転の高電力定格大型家電は別扱いします。例題の高電力定格家電：

• エアコン: 240V × 25A = 6kVA
• 電気レンジ: 240V × 35A = 8.4kVA
• 電気ヒーター: 240V × 30A = 7.2kVA
• 衣類乾燥機: 240V × 15A = 3.6kVA

前述の通り、エアコンと電気ヒーターは同時に使用されません（温度によりどちらか一方のみ必要）。この場合、より大きな定格の家電を採用します（NEC第220.82条(C)）。例題では電気ヒーター（7.2kVA）がエアコン（6kVA）より大きいため、ヒーターを採用します（7.2kVA）。

電気レンジ以外の残り家電は100%で定格します。電気レンジは短時間使用で非常に非連続的であるためです。7.2kW電気ヒーターの許容需要係数は5.76kWです（NEC表220.55）。力率は1（ユニティ）と仮定し、皮相電力＝実効電力（kVA＝kW）とします。したがって：

• 電気レンジ: = 8.4kVA
• 電気ヒーター = 5.76kVA
• 衣類乾燥機: = 3.6kVA

大型定格家電の正味合計 = 8.4kVA + 5.76kVA + 3.6kVA = 17.76kVA

雑負荷

例題の雑負荷：

• 食洗機 = 1.2kVA
• 生ゴミ処理機 = 0.96kVA

雑負荷正味定格 = 1.2kVA + 0.96kVA = 2.16kVA

総負荷

負荷ポイント	kWまたはkVA定格
一般照明、ランドリー、小型負荷	5.1kVA
大型家電正味負荷	17.76kVA
雑家電負荷	2.16kVA
総負荷	25.02kVA

必要サービス

米国住宅への一般的な供給電圧は120V/240Vです。最高電圧レベルを用いて必要サービス（アンペア）を以下の式で求めます。

I = P / V

各記号：

• I = 電流（アンペア）
• P = 電力（ワット、または力率＝1のときkVA）
• V = 電圧（ボルト）

値を代入：

I = 25.02kVA ÷ 240V

I = 104.25A

必要サービスは105Aですが、将来拡張と安全係数も加味する必要があります。

将来負荷:

将来拡張用に最低2分岐回路分のスペースを確保することが重要です。最小10Aのブレーカー2つ分 = 20A

総アンペア = 20A + 104.25A = 124.25A

安全係数

ロードセンター内のブレーカー動作は温度上昇の影響を受けるため、総アンペアに20%の安全係数を加えることを推奨します。総電流（アンペア）：

正味総アンペア = 20% + 124.25A = 149A

適切なロードセンターまたは配電盤サイズ = 150アンペア

以上の計算に基づき、適切なロードセンターまたは盤のサイズは150Aです。これは計算値に最も近い標準サイズです。

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配電盤のサイズ決定方法？ 三相、400V － IEC

以下の例では、IEC規則に従う国（英国、EU、旧英国植民地など）で主に適用される、三相400V配電盤の適切なサイズ計算方法を示します。

例題:

住宅の推定総負荷が50kVAの場合、適切な三相配電盤サイズは？ 負荷は単相と三相システム（400Vおよび230V AC）の組み合わせで、エアコン、冷蔵庫、電気レンジ、給水ポンプ、洗濯機、一般照明等を含む。力率0.9と仮定。

解答:

まず、三相電流式を用いて必要アンペア数を求めます。

P = √3 × V × I × cosφ

I = P / (√3 × V × cosφ)

値を代入：

I = 50kW ÷ (√3 × 400V × 0.9)

I = 80.18A

需要係数（ダイバーシティファクター）:

一般的なダイバーシティファクターは接続負荷の80%です（詳細はIEC 60439参照）。したがって：

80% × 80.18A = 64.15A

将来拡張:

経験則的な安全係数は20%です。必要なら加算します。

20% × 64.15A = 76.98A

安全係数

最小安全範囲の安全係数は20〜25%です。計算負荷電流に加算します：

25% × 76.98A = 96.22A

したがって、三相400V配電盤の直近の標準MCCB定格は100Aとなり、50kW負荷を処理する適切なサイズです。

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コンシューマーユニットのサイズ決定方法？ 単相、230V － IEC

以下の例では、住宅負荷を処理する単相230V ACコンシューマーユニットまたはガレージユニットと、関連MCB/MCCBの適切なサイズの求め方を示します。

例題:

住宅の推定総負荷が12kVAの場合、適切な単相コンシューマーユニットサイズは？

解答:

一般的に、通常負荷を持つ住宅の力率は1（ユニティ）とみなされます。したがって、総負荷kVA = kW、すなわち力率不在により皮相電力＝実効電力（ワット）となります。

まず、単相回路の一般的な電流式を用いて負荷電流を計算します。

三相電流式を用いて必要アンペア数を求めます。（※原文ママ、単相式を使用）

P = V × I × cosφ

I = P / (V × cosφ)

値を代入：

I = 12kW ÷ (230V × 1)

I = 52.17A

需要係数（ダイバーシティファクター）:

一般的なダイバーシティファクターは接続負荷の80%です（負荷タイプに応じてIEC 60439で適切な%を選択）。したがって：

80% × 52.17A = 41.74A

将来拡張:

経験則的な安全係数は20%です。必要なら加算します。

20% × 41.74A = 50A

安全係数

最小安全範囲の安全係数は20〜25%です。計算負荷電流に加算します：

25% × 50A = 62.5A

したがって、直近の標準MCCB定格である63AのMCBまたはMCCBを単相230Vコンシューマーユニットに選定できます。計算に基づき、この63A MCBまたはMCCBが住宅の12kW負荷を処理する適切なサイズです。

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