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船舶電気装備技術講座 〔電気計算編〕 (中級)

 事業名 船舶の電気装備に関する技術指導等
 団体名 日本船舶電装協会 注目度注目度5


3・2 配電回路の電圧降下
 よって、電圧降下率=損失率となる。
R20:導体温度20〔℃〕における導体直流抵抗〔Ωm〕(JISC3410船用電線参照)
:ケーブルの片道長さ〔m〕、I:回路電流〔A〕、Es:送電端電圧〔V〕
k1:導体抵抗の温度係数〔3・2・5(1)による〕
Er:全負荷時の受電端電圧〔V〕
 
 
電圧降下 e=2I(Rcosθ+Xsinθ)〔V〕・・・(基本式)
R、X:配電線1線の抵抗とリアクタンス〔Ω〕
θ:力率角
I:線路電流〔A〕
Er:回路電圧〔V〕
 
 
(1)k1:絶縁導体の抵抗温度係数
導体温度(℃) 温度係数〔k1 絶縁体 最高許容温度〔℃〕参考
75
80
85
90
95
1.216
1.236
1.255
1.275
1.295
天然ゴム、ビニル耐熱用 75
ブチルゴム 80
EPゴム 85

けい素ゴム 95
 
(2)δ交流電圧降下係数(誘導電圧降下係数)
eac:交流電圧降下〔V〕、edc:直流電圧降下〔V〕
Rdc:直流抵抗(=R20×k1)〔Ω〕、Rac:交流抵抗(導体実効抵抗)〔Ω〕
Rac=Rdc×k2〔Ω〕
k2:交流回路における表皮効果及び近接効果の係数で次による。
導体断面積
〔mm2
1.5
2.5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
k2 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.01 1.01 1.01 1.02 1.04 1.06
 
(3)各種ケーブルにおける交流電圧降下係数δとインダクタンスLは下表による。
 
ゴム系絶縁ケーブルの交流電圧降下係数〔δ〕とインダクタンス〔L〕
導体公称断面積
〔mm2
力率〔%〕 インダクタンス
L〔mH/km〕
100 95 90 85 80 75 70
1.5 1.00 0.95 0.90 0.85 0.81 0.76 0.71 0.370
2.5 1.00 0.95 0.91 0.86 0.81 0.76 0.71 0.341
4 1.00 0.96 0.91 0.86 0.81 0.76 0.71 0.317
6 1.00 0.96 0.91 0.87 0.82 0.77 0.72 0.299
10 1.00 0.96 0.92 0.87 0.83 0.78 0.73 0.279
16 1.00 0.97 0.93 0.89 0.84 0.80 0.75 0.263
25 1.00 0.98 0.95 0.91 0.86 0.82 0.78 0.259
35 1.00 0.99 0.96 0.93 0.89 0.84 0.80 0.250
50 1.00 1.01 0.98 0.95 0.92 0.88 0.84 0.248
70 1.00 1.04 1.02 1.00 0.97 0.93 0.90 0.248
95 1.01 1.07 1.07 1.05 1.03 1.00 0.97 0.240
120 1.01 1.10 1.11 1.10 1.08 1.06 1.03 0.235
150 1.01 1.14 1.16 1.16 1.15 1.13 1.11 0.235
185 1.02 1.19 1.23 1.24 1.24 1.23 1.22 0.234
240 1.04 1.27 1.33 1.36 1.38 1.38 1.38 0.232
300 1.06 1.36 1.45 1.50 1.53 1.55 1.56 0.231
 
〔例題〕1. 船内の440〔V〕系統のある三相ケーブルの配線の長さが100〔m〕であって、ケーブルの断面積が50〔mm2〕のEP絶縁ケーブルを使用している。このケーブルの許容電流が130〔A〕で、この電流を全負荷電流とした場合のケーブル電圧降下は何ボルトか。ただし負荷力率は80〔%〕とし、周囲温度は45〔℃〕とする。
〔解〕 e=×R20×k1××I×δ〔V〕の式から(3・2・4参照)
R20=0.382〔Ω/km〕=0.382×10-3〔Ω/m〕
k1=(85℃)=1.255 3・2・5(1)から
=100〔m〕
I=130〔A〕
δ=0.92 3・2・5(3)から
e=×0.382×10-3×1.255×100×130×0.92
 =×0.382×1.255×13×0.92
 =9.9〔V〕
〔例題〕2. 上記の問題において負荷電流が110〔A〕であったら、その電圧降下は何ボルトとなるか。
〔解〕 先ずk1の求め方
130〔A〕のときのケーブルの温度上昇 85°-45°=40〔℃〕
110〔A〕のときのケーブルの温度上昇=≒29〔℃〕
と仮定すれば 29°+45°=74〔℃〕となる−全温度
よって3・2・5(1)から
k1(75℃)≒1,216とする。
それ故 e=×0.382×10-3×1.216×100×110×0.92
=×0.382×1.216×11×0.93
=8.14〔V〕
 
(1)配電回路の電圧降下の許容値は次のように定めてある。
(2)電源電路の電圧降下の許容値NK鋼船規則検査要領H2.9.6によれば次のとおりである。
 発電機回路は、定格電流の約115%を最大負荷とみなし、なるべく電圧降下を1%以下とすることを推奨する。さらにまた、蓄電池回路、船外給電回路等の電源回路の電圧降下は、できうる限り2%以下とする。
(3)低圧電気機器の電路の電圧降下の許容値は次のように定めてある。
(注)※印は船内通信、信号設備をいう。
 
解説 1. 配電電路の電圧降下
 一般に配電盤母線と電気機器等の電路による電圧降下を称し、この場合、機器の通常最大負荷電流が電路に流れた場合、その電圧降下は機器の定格電圧の定められた上表の%値を超えてはならないことになっている。(船舶設備規程第238条、NK規則2、9、14及びJISF8062(IEC6092-201)-96参照)電圧降下〔V〕≦定格電圧×上表の%値〔V〕このことはケーブルの太さを決める重要な要素である。
2. 電線路の公称電圧(Nominal Voltage)
 通常1,000V以下の電線路の公称電圧は、その電線路から電気の供給を受けている主な電気機器の定格電圧で表す。(JEC-158-70参照)従って、送電端電圧は、公称電圧より何%か電路電圧降下分だけ高いことになる。
 この公称電圧については、JISF8062(IEC6092-201)-96にしばしばこの用語が使用される。







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