はじめに
電気配線を設計するときや電気機器を設置する際、「電圧降下」という言葉を耳にしたことはありませんか？電圧降下は、電気のエネルギーをムダにしないために非常に重要な考え方です。特に住宅や工場、ビルなどの大規模な配線では、正しく理解しておかないとトラブルの原因になることもあります。
この記事では、「電圧降下とは何か」という基本的な定義から、その原因、計算方法、影響、そして具体的な対策までを初心者の方にもわかりやすく紹介します。
電圧降下とは？
電圧降下（でんあつこうか）とは、電気が電線などの導体を流れる際に電圧が少しずつ低下してしまう現象です。たとえば、分電盤で100Vあった電圧が、離れたコンセントでは96Vになっていた、というようなケースが電圧降下に該当します。
この現象は、電気が流れる経路に抵抗があることが原因で発生します。つまり、電線が長かったり細かったりすると、より多くの電圧が失われてしまうのです。
電圧降下が起きる原因
電圧降下の主な原因は、電線の抵抗値です。電線は銅やアルミなどの金属でできていますが、これらの金属にもわずかながら電気を通しにくい性質（抵抗）があります。
抵抗があると、電気が流れるときに熱エネルギーとして一部の電力が失われます。このとき電圧も一緒に落ちるため、電圧降下が発生します。
電圧降下の計算方法
一般的な直流回路や簡易的な交流回路では、次の式で電圧降下を求めることができます。
電圧降下（V）= 電流（A）× 抵抗（Ω）
抵抗は次のように計算されます：
R = ρ × L ÷ A
- ρ（ロー）：導体の抵抗率（銅は約1.72×10⁻⁸Ω・m）
- L：電線の長さ（往復距離）
- A：断面積（mm²）
交流回路ではインピーダンス（Z）を使って計算するのが正確ですが、基本的な考え方は直流と同じです。
例
電線の抵抗が0.5Ωで、そこに5Aの電流が流れる場合、
つまり、その電線を通ると2.5Vの電圧が失われるということです。
電圧降下による影響
1. 機器が正常に動作しない
電圧が下がると、家電や業務用機器などが正常に動かなくなる場合があります。エアコンや冷蔵庫、ポンプなどのモーターを使う機器は特に電圧に敏感です。
2. 機器の寿命が縮まる
電圧が不安定なまま使用を続けると、モーターや回路に負荷がかかり、故障や寿命の短縮につながることがあります。
3. エネルギーロスの増加
電圧降下が大きいということは、それだけエネルギーがムダになっているということ。つまり、電力効率が悪くなってしまうのです。
4. 電気設備技術基準に抵触する可能性
日本の電気設備技術基準では、電圧降下は通常「5%以内」に収める必要があるとされています。基準を超えてしまうと、是正工事が求められるケースもあります。
電圧降下を防ぐ対策方法
- 太い電線を使う：断面積が大きい電線ほど抵抗が小さくなり、電圧降下を抑えられます。
- 電線の長さを短くする：機器をなるべく分電盤に近い場所に設置し、配線距離を短縮します。
- 回路を分けて電流を分散する：1つの回路に多くの機器を集中させないようにしましょう。
身近な電圧降下の例
古い家で電子レンジを使うと照明が暗くなる、という経験はありませんか？これは、電子レンジが大量の電流を必要とし、その結果として電圧が下がり、照明が暗くなっているのです。まさに電圧降下の典型的な例といえます。
資格試験にも出る電圧降下
第二種電気工事士の技能試験や筆記試験では、電圧降下に関する問題が頻出です。計算式を覚えておくと、配線設計にも活かせます。電験三種の電力分野でも、高圧配電系統における電圧降下の計算が出題されます。
クイズ：電圧降下を抑えるために有効なのはどれ？
- 電線を細くする
- 配線を長くする
- 電線を太くし、配線を短くする
答えは3です。電線を太くし、配線距離を短くすることで、電圧降下を効果的に抑えることができます。
まとめ
- 電圧降下とは、電気が流れる途中で電圧が低下する現象のこと。
- 原因は電線の抵抗や長さ、使用する電流量など。
- 適切な配線設計によって、電圧降下を防ぐことができる。
- 省エネ・機器保護・法令遵守のためにも重要な考え方。
今後、電気設備を設計・施工する際には、「電圧降下」を意識することが、安全で効率的な電気配線のカギになります。
