【レベル1-5】電線管と電線を選定する｜設計しながら学ぶ電気制御設計講座

ここでは、制御盤から汲み上げポンプの電動機までを接続する電線と電線管を選定します。

電線を電線管に通す場合、電流減少係数が大きくなります。

そのため、制御盤内と同じ電線太さでは許容電流が足りず、焼損に繋がる可能性も。

電線管に通す場合の許容電流を改めて計算し、適切な電線を選定しないといけません。

主回路用電線の選定

電線の選定条件は以下のとおりです。

電圧	AC200V
想定電流	85.6A
環境温度	35℃
通線本数	4本(U,V,W,E)

以上の条件より、以下の手順で電線太さを計算します。

①電線の種類を選択する

名称	定格電圧	許容温度	断面積	特徴
KIV	600V	60℃	0.75～250	耐油性、耐水性、可とう性(柔軟性)に優れる。大型電気機器の配線に使用される。
VSF	300V	60℃	0.5～2	耐水性、可とう性(柔軟性)に優れる。小型電気機器の配線に使用される。
KV	100V	60℃	0.3～2	可とう性(柔軟性)に優れる。100V以下の信号用配線に使用される。
HIV	600V	75℃	0.75～250	耐油性、耐水性に優れ、許容温度が高いため環境温度が高い場所に使用する。

上記の表より、候補はKIVもしくはHIVの2択。

環境温度が最大35℃なので、HIVほど許容温度は不要です。

なのでコスト面と可とう性の良さからKIVを使うのがベストだといえます。

②電流減少係数を算出する

今回の条件における電流減少係数は以下のとおりです。

項目	条件	減少係数
環境温度	35℃	0.91
通線本数	4本	0.63

以上の2点から、電流減少係数は以下の計算式で求められます。

以上の結果より、電線の電流減少係数は0.573であることがわかりました。

③必要許容電流を計算する

想定消費電流が85.6Aなので、電線に必要な許容電流は以下計算式で表せます。

これらの計算結果より、外部の主回路電線には149.4A以上の許容電流が必要であることがわかりました。

④電線の太さを決定する

KIV電線の許容電流一覧表から、許容電流が149.4Aを越える最小の電線を選択します。

IV・KIV・HKIV電線の許容電流一覧

電線の断面積[sq]	許容電流[A]
1.25sq	19A
2sq	27A
3.5sq	37A
5.5sq	49A
8sq	61A
14sq	88A
22sq	115A
38sq	162A
60sq	217A
100sq	298A
150sq	395A
200sq	469A

これを超える最小の電線太さは38sqです。

なので制御盤から汲み上げポンプまでの主回路用外部電線は『KIV38sq』となります。

接地用電線の選定

外部配線用の接地電線は、負荷直前のブレーカーをもとに決定します。

【レベル1-4】接地(アース)線を選定するで選定したKIV8sqの電線が、外部配線の接地線です。

電線管とノックアウト接続用コネクタの選定

電線管の内径は、通線する電線の仕上がり外径と敷設環境により求められます。

以上の条件を元に、以下の手順で電線管を選定していきます。

①電線の総断面積を算出する

今回通線する電線は『KIV38sq』が3本、『KIV8sq』が1本の合計4本。

電線の仕上がり外径から、各々の断面積を計算します。

電線	仕上がり外径	断面積
KIV8sq	6.1mm	29.22m㎡
KIV38sq	13.0mm	132.73m㎡

仕上がり外径は、KANZACC KIV 電気機器用ビニル絶縁電線の仕様から引用

内線規定3110-8より、8sqの電線には×1.2倍の補正係数を与えます。38sqは×1倍です。

電線	補正係数	補正後断面積
KIV8sq	1.2	35.06m㎡
KIV38sq	1.0	132.73m㎡

以上の結果より、電線の総断面積は以下の計算で求められます。

以上の計算結果より、電線の総断面積は433.25m㎡であることがわかりました。

②電線の総断面積から電線管の必要最低内断面積を算出する

電線管の敷設環境をおさらいします。

挿入する電線の総断面積は、電線管の内径断面積の32%以下もしくは48%以下と定められています。

電線管の距離が短く曲がりがない場合、48%まで許容可。

しかし今回は『敷設ルートに90°の屈曲が2回あり』ということで、32%以下になるよう選定しないといけません。

なので電線管の必要最低内断面積は以下の計算式で求められます。

以上の結果をもとに、電線管の必要最低内径を算出します。

よって、電線管の内径は41.53mm以上が必要であることがわかりました。

③必要最低内径より大きい最小の電線管を選定する

電線管に必要な内径がわかったら、電線管の種類とサイズを選定していきます。

まずは電線管に求められる条件をおさらいしましょう。

電線管に求められる性能は『可とう性』『防水性』『耐油性』です。

これを満たすのがフレキシブル電線管。

鋼鉄製の可とう電線管にビニル被膜を施しており、屋内・屋外問わず様々な環境で使用できる電線管です。

ここでは、工作機械等でよく使用される三桂製作所のケイフレックスシリーズをもとに選定を進めていきます。

品番	最小内径(mm)
KMS10	10.0
KMS12	12.3
KMS16	15.8
KMS22	20.8
KMS28	26.4
KMS36	35.0
KMS42	40.0
KMS54	51.3
KMS70	63.0
KMS82	78.0

電線管の必要最低内径が41.53mmなので、フレキシブル電線管の品番は『KMS54』となります。

④電線管のノックアウトコネクタを選定する

ノックアウト接続用コネクタとは、電線管接続用の打ち抜き孔のこと。

電線管だけでは、制御盤や電動機の端子箱に接続できません。

ノックアウト接続用コネクタが必要です。

品番	接続可能な品番	接続ねじ呼び	ねじ外径
KMBG10	KMS10	G1/2	20.9
KMBG12	KMS12	G1/2	20.9
KMBG16	KMS16	G1/2	20.9
KMBG22	KMS22	G3/4	26.4
KMBG28	KMS28	G1	33.2
KMBG36	KMS36	G1-1/4	41.9
KMBG42	KMS42	G1-1/2	47.8
KMBG54	KMS54	G2	59.6
KMBG70	KMS70	CTG70	75.1
KMBG82	KMS82	CTG82	87.8

以上の表より、KMS54に適切なノックアウト接続用コネクタは『KMBG54』であることがわかりました。

外部配線の電線管はKMS54、電線は38sq×3と8sq×1が答え

外部配線用の電線管と電線を割り出した結果は以下のとおりです。

これらの結果より、外部配線に必要な部品は以下のとおりとなりました。

部品名称		型式
外部配線	電線管	KMS54
	ノックアウト接続用コネクタ	KMBG54
	外部主回路電線	KIV38sq
	外部接地電線	KIV8sq

【レベル1-6】端子台を選定する

次は制御盤内の配線と外部配線を中継する端子台を選定します。

⇒ 【レベル1-6】中継用の端子台を選定する