November 4, 2025
夜のきらびやかな街の灯り、工場の活気ある機械、あるいは家庭の快適なエアコンでさえも、これらはすべて安定した電力システムに依存しています。これらのデバイスを接続し、電気を伝送する「血管」としての役割を果たす銅線は、絶対的な安全性と信頼性を維持する必要があります。しかし、銅線が安全に流せる電流の量を決定するものは何でしょうか？この記事では、電線許容電流の概念を探求し、その根底にある原理、影響を与える要因、および実用的な応用を検証し、電気技師や専門家にとっての参考資料として役立てます。
許容電流、別名電流許容能力とは、電線が定格温度を超えずに継続的に流すことができる最大電流を指します。この制限を超えると、過熱、絶縁劣化、さらには火災の危険につながる可能性があります。したがって、適切な電線サイズの正確な評価と選択が不可欠です。
許容電流の計算は、単に公式を適用するだけではありません。複数の要因を考慮する必要があります。最も基本的な計算は、電線の抵抗、放熱能力、および許容温度上昇に基づいています。この公式は次のように簡略化できます。 I = √(P/R) 、ここで I は許容電流、 P は放熱電力、 R は電線抵抗です。ただし、実際の応用では、追加の補正係数を考慮する必要があります。
銅は、その優れた導電率と低い抵抗率により、最も一般的に使用される導電材料です。断面積が大きいほど、電線の放熱表面積が増加し、より高い許容電流が可能になります。アメリカンワイヤゲージ（AWG）規格などの一般的な銅線仕様は、さまざまな電線サイズに対する断面積を定義しています。
周囲温度が高いほど、電線の放熱能力が低下し、許容温度上昇の余地が少なくなります。したがって、許容電流はそれに応じて下方修正する必要があります。電気規格では、さまざまな周囲温度に対する補正係数が通常提供されています。
絶縁材料は、電線の熱定格を決定します。一般的な絶縁材料にはPVCとXLPEがあり、それぞれ異なる最大動作温度を持っています。熱定格が高いほど、温度上昇が大きくなり、その結果、許容電流も高くなります。
電線の設置方法は、その放熱に大きく影響します。電線は、自由空気中に個別に設置することも、ケーブルトレイに束ねて設置することも、地中に埋設することもできます。個別の設置は最高の放熱と最高の許容電流を提供しますが、束ねて設置または地中設置の場合は、放熱効率が低下するため、許容電流の調整が必要になります。
複数の電線が並んでまたは束ねて設置されている場合、熱が蓄積し、全体の放熱が減少します。したがって、許容電流は導体の数に基づいて補正する必要があります。電気規格では、グループ設置に対する補正係数が通常提供されています。
高周波交流回路では、表皮効果により電流が導体の表面付近に集中し、有効断面積が減少し、抵抗が増加します。これにより、許容電流が低下し、適切な電線選択と高周波アプリケーションの考慮事項が必要になります。
電気システムの安全で信頼性の高い動作を確保するために、各国は電線選択と設置要件を指定する関連する電気規格と基準を確立しています。一般的な規格には以下が含まれます。
銅線の許容電流は、電気システム設計における重要なパラメータです。その原理、影響を与える要因、および適用可能な規格を理解することで、エンジニアは適切な電線を選択し、安全で信頼性の高いシステムの動作を確保できます。電気規格を遵守し、実用的な考慮事項に対処することにより、電気的危険のリスクを最小限に抑え、人々と財産の両方を保護できます。
