水系消火設備のポンプを確実に動かすには、電気回路を「測る」「守る」「回す」の三つに分けると理解しやすくなります。

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１測る：絶縁抵抗計、テスター、接地抵抗計、抵抗計

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２守る：配線用遮断器、漏電遮断器、ヒューズ、電磁開閉器、過負荷・欠相保護

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３回す：三相誘導電動機、正転・逆転、始動トルク、欠相運転

この講義では、計測器を測定対象から選び、三相電動機の相順・トルク・欠相を一つの流れで整理します。

強欲な青木

抵抗なら、全部テスターの抵抗レンジで測ればよいですか。

抵抗値の大きさと測定目的で器具を選びます。絶縁状態を調べる高抵抗測定には、所定の直流試験電圧を印加する絶縁抵抗計を使います。

消防設備士

現在地：電気・配線１（１/４）｜この講義５問・単元全18問

📏抵抗値と計測器の使い分け

抵抗測定は、対象とする桁が大きく変わります。

10の６乗Ωは１MΩです。このような高抵抗の絶縁状態を測る代表的な器具が絶縁抵抗計です。

ホイートストンブリッジは一般抵抗の比較測定、ケルビンダブルブリッジは低抵抗測定に適します。接地抵抗計は接地極と大地の抵抗を測る器具で、絶縁抵抗計とは測定対象が違います。

強欲な青木

10の６乗Ωなら、接地抵抗計で測るのですか。

接地抵抗計は接地極の抵抗用です。１MΩ以上の絶縁抵抗には絶縁抵抗計を選びます。

消防設備士

日置電機の抵抗測定資料は、ホイートストンブリッジ、低抵抗用のケルビンダブルブリッジ、現在の抵抗計・LCRメータ等を測定方式と範囲で区別しています。

⚡絶縁抵抗計｜直流試験電圧を加えて漏れを測る

絶縁抵抗計は、測定対象へ直流試験電圧を印加し、流れる微小な漏れ電流から絶縁抵抗を求めます。

原理はオームの法則です。

R = V / I

同じ試験電圧なら、漏れ電流が小さいほど絶縁抵抗は大きく、絶縁状態は良好です。

ただし、測定電圧は対象回路の定格や試験基準に合わせます。高い電圧レンジを無条件に選ぶと電子機器や制御回路を損傷するおそれがあります。

基本手順

「メガー」は絶縁抵抗計を指す通称として広く使われます。試験では、一般に絶縁抵抗を測る測定器としてメガーを選びます。

強欲な青木

大きい抵抗ほど測りにくいので、常に1000Vレンジを使えばよいですか。

対象と基準に合う測定電圧を選びます。制御基板や表示器をつないだまま高電圧を加えると機器を損傷するおそれがあります。

消防設備士

日置電機及び横河計測の絶縁抵抗計資料は、直流電圧印加・電流検出の測定原理、複数の定格測定電圧、活線警告及び測定後の放電を示しています。

🛡遮断器とモータ保護

ポンプ電動機の回路には、事故の種類に応じた保護が必要です。

遮断器は、何でも同じ「電気を切る箱」ではありません。短絡、過負荷、漏電、欠相をどの機器が検出するかを回路図で追います。

消防用設備の非常電源回路では、一般負荷とは異なる専用性、耐火・耐熱配線、遮断器表示等の条件も加わります。これらは電気②・電気③で扱います。

強欲な青木

電磁接触器がOFFになれば、短絡も欠相も全部保護できますか。

接触器は開閉を担当します。何を検出してOFFさせるかは、遮断器、サーマルリレー、欠相リレー等の保護要素によります。

消防設備士

三菱電機及びオムロンの制御・保護資料は、電磁接触器の開閉、過電流・欠相検出、モータ焼損保護を別の機能として示しています。

🔄三相誘導電動機の回転方向

三相誘導電動機の固定子には、120度ずれた三相交流を加えます。R、S、Tの相順により回転磁界の向きが決まり、回転子がその方向へ回転します。

逆回転させるには、三本の電源線のうち任意の二本を入れ替えます。

例えば、正転時が次の接続だとします。

RとSを入れ替えると相順が逆になり、回転磁界も逆になります。

三本すべてを循環させて入れ替えるだけでは、相順が同じ場合があり、回転方向は変わりません。

強欲な青木

三本とも別の端子へずらせば、たくさん入れ替えたので逆回転になりますか。

重要なのは本数ではなく相順です。任意の二相を交換すると相順が反転し、三相を同じ向きに循環させただけなら相順は変わりません。

消防設備士

オリエンタルモーターの取扱資料は、三相電源R・S・Tのいずれか二線を入れ替えると反対方向に回転することを示しています。

🔐 正転・逆転回路のインタロック

実際の可逆運転では、正転用と逆転用の二台の電磁接触器で二相を入れ替えます。

ただし、二台が同時にONになると相間短絡を起こします。そのため、電気的インタロックと機械的インタロックを設けます。

また、運転中に瞬時に逆転させると電動機、ポンプ、軸、カップリング、配管へ大きな機械的・電気的負担がかかります。設備の制御仕様に従い、安全に停止してから相順を切り替えます。

ポンプは逆回転すると吐出性能が低下し、異音・振動の原因になります。試運転時は電動機だけでなく、ポンプ本体の回転方向表示も確認します。

強欲な青木

逆転ボタンを押せば、回転中でもすぐ反対へ回してよいですか。

瞬時逆転は接触器、電動機、機械負荷へ大きな負担を与えます。停止確認とインタロックを含む設計どおりに操作します。

消防設備士

三菱電機FAの可逆運転資料は、二台の接触器で二相を入れ替え、電気的・機械的インタロックにより同時投入と相間短絡を防ぐ構成を示しています。

📉電圧低下で始動トルクが小さくなる

誘導電動機の始動トルクは、概ね印加電圧の二乗に比例します。

Tstart ∝ V²

定格電圧を100%とすると電圧90%では始動トルクは約81%、電圧80%では約64%です。

したがって、電圧が下がると始動電流を抑えられる面がある一方、始動トルクは大きく低下します。ポンプ負荷を加速できなければ、始動時間が延び、過熱や保護動作につながります。

過去問の基本整理では、定格より電圧が低下すると「始動トルクは小さくなり、効率は悪くなる」を正しい組合せとします。

実機の効率・電流・温度は、電動機の設計、負荷率、すべり、電圧不平衡等でも変わります。したがって、実務ではこの一文だけで良否判定せず、銘板電圧、電流、負荷、温度及びメーカー特性を確認します。

強欲な青木

電圧が10%下がれば、トルクも10%だけ下がりますか。

概ね二乗比例なので、90%電圧では約81%トルクです。電圧低下より大きな割合で始動トルクが落ちます。

消防設備士

オリエンタルモーター及び三菱電機の技術資料は、誘導電動機の発生・始動トルクが印加電圧のほぼ二乗に比例し、低電圧でトルク不足や温度上昇のおそれがあることを示しています。

⚠欠相｜停止中と運転中で挙動が違う

三相電源の一相が断線、ヒューズ溶断、接触不良等で失われた状態を欠相といいます。

停止中に欠相したまま始動

回転磁界を正しく作れないため、通常は自力で始動できません。大きな起動電流が流れ続け、電動機焼損のおそれがあります。

運転中に一相が欠相

回転子には慣性があり、負荷が軽ければ単相状態でも回転を継続することがあります。しかし残りの相の電流は増加し、トルク低下、温度上昇、焼損へつながります。

したがって「回り続けているから正常」と判断してはいけません。

欠相保護では、三相電流や電圧不平衡を監視し、異常時に接触器を開放します。結線方式によって線電流だけでは異常を捉えにくい場合があるため、保護機器の仕様を確認します。

強欲な青木

一相が切れても回っているなら、二相だけで省エネ運転できますか。

回転を続ける場合があっても異常運転です。残り二相の電流が増え、過熱・焼損のおそれがあります。

消防設備士

強欲な青木

欠相なら必ず配線用遮断器がすぐ落ちますか。

欠相時の電流分布と保護器の検出方式によっては、単純な過電流要素だけで検出しにくい場合があります。欠相保護の仕様を確認します。

消防設備士

オムロンの欠相保護資料は、停止中欠相では回転せず起動電流が流れ続け、運転中欠相では軽負荷なら回転を継続し得る一方、残り相の電流増加と焼損危険があることを示しています。

同資料は、結線方式と欠相位置により相電流・線電流の増加率が異なり、過負荷要素だけでは欠相を検出できない場合があることを示しています。

⚠よく出る注意ポイント

✍過去問ベースの類題で確認しよう

※以下は、原題の論点・条件・正答を維持しつつ、表・図・文章を学習用に再構成した類題です。原題の問題文・図版そのものではありません。

この単元の収録類題は、全部で５問です。

まとめ

電気は、器具名の暗記ではなく、測定対象・電流経路・相順・異常時の変化を図で追うと安定して解けます。

➡次に進みましょう

強欲な青木

次はどこへ進めばいいですか？

電気・配線の１/４講義が終了です。次は「非常電源・蓄電池・配電盤・接地」を学習します。

消防設備士