電気機器・配線器具並びに電気工事用の材料及び工具
内容は，①「電気機器及び配線器具の構造及び性能」，②「電気工事用の材料の材質及び用途」，③「電気工事用の工具の用途」である。
電気機器及び配線器具の構造及び性能
付録「配線器具・電気機器」も参照されたい。
三相誘導電動機（three-phase induction motor）
誘導電動機とは，交流電源で回転するモータのことである。磁界の中にコイルを置いて磁界を回転させると，電磁誘導によってコイルに電流が流れる。電流が磁界の中を通るため，フレミングの左手の法則によりコイルに力が働き，磁界の回転につられるようにコイルも回転する。これが誘導電動機の基本的な動作原理である。
同期速度（synchronous speed）
周波数 $f$ [Hz]，極数 $p$ とすると，三相誘導電動機の同期速度 $N_s$ [min-1] は次式で表される。
\[ N_s = \frac{120f}{p} \]実際の誘導電動機の回転速度は，回転磁界の速度より数 % 遅くなり，この差の比のことをすべりという。
回転方向の変更
三相誘導電動機は 3 本の電線の位相が 120 ° ずつずれていることを利用して回転している。このため，三相交流の 3 本の結線のうちどれか 2 本を入れ替えると，三相誘導電動機の回転方向が逆になる。
始動電流（striking current）
誘導電動機は，その構造上，電源を入れた瞬間に大電流が流れる。誘導電動機に三相電源を直接接続して始動させるじか入れ始動（全電圧始動）の始動電流は，定格電流の 4 ～ 8 倍程度の大きな電流が流れる。もっぱら定格出力の小さい電動機だけが，じか入れ始動を採用している。
スターデルタ始動
必要に応じ，スターデルタ始動を行う電動機は，三相かご形誘導電動機である。
スターデルタ始動器を用いて，始動時に電動機の巻線をスター結線にし，運転時にデルタ結線にする。始動電流がじか入れ始動に比べ 1/3 になるが，始動時の回転力（トルク）も 1/3 になり始動時間が長くなる。
低圧進相コンデンサを並列に接続する目的
低圧三相誘導電動機に対して低圧進相コンデンサを並列に接続する目的は，回路の力率の改善である。例として，低圧進相コンデンサ（容量 50 μF）の写真を示す。
接続場所及び接続方法
低圧進相コンデンサを接続する場合，接続場所及び接続方法は以下の通り。
- 接続場所は，手元開閉器の負荷側である。
- 接続方法は，電動機と並列に接続する。
力率改善のイメージ
力率改善のイメージをベクトル図で示す。下図の $I_L$ はコンデンサ設置前の電流，$I_L'$ はコンデンサ設置後の電流である。コンデンサ設置により，力率が改善されることがわかる。なお，下図の例では力率が 100 % に改善されている。
過去問題
- 2019年度 下期 No. 14 三相誘導電動機の始動
- 2019年度 上期 No. 14 三相かご形誘導電動機の回転速度
- 平成30年度（2018年度） 下期 No. 13 三相かご形誘導電動機の回転速度
- 平成30年度（2018年度） 上期 No. 13 三相かご形誘導電動機の回転速度
- 平成25年度（2013年度） 下期 No. 12 三相誘導電動機の回転速度
- 平成25年度（2013年度） 上期 No. 13 一般用低圧三相かご形誘導電動機に関する記述
パワーコンディショナ
パワーコンディショナは，直流の電気を交流に変換する装置で，系統連系型の小出力太陽光発電設備に使用される。
過去問題
照明器具
照明器具には，白熱灯と放電灯がある。
白熱灯
白熱灯とは，ガラス級内の抵抗体がジュール熱によって熱を発し，その熱の放射による発光を利用した照明のことである。代表的なものは白熱電球やハロゲンランプである。
蛍光灯
蛍光灯は，放電で発生する紫外線を蛍光体に当てて可視光線に変換する光源である。
蛍光灯は，白熱灯に比べ，発光効率がよい，寿命が長い，熱の放射が少ないといった長所がある一方で，力率が悪い，光にちらつきがあるといった欠点がある。
点灯管
フィラメントを加熱し，安定器から高電圧を発生させる。
安定器
高電圧を発生し，蛍光ランプに流れる放電電流を一定に保つ。
雑音防止用コンデンサ
蛍光ランプが発生した高調波電流を吸収して外部に漏れないようにする。
蛍光灯（高周波点灯専用）
高周波点灯専用形の蛍光灯には，以下の特徴がある。
- ちらつきが少ない。
- 発光効率が高い。
- インバータが使用されている。
過去問題
水銀灯
ガラス管内の水銀蒸気中のアーク放電により発生する光放射を利用した光源である。
発光効率は 50 lm/W と，白熱電球の 15 - 20 lm/W より高いため，光量が必要な分野で使われる。なお，蛍光灯の効率は，水銀灯よりも高く，80 - 90 lm/W である。
ナトリウム灯
ナトリウム蒸気中のアーク放電による発光を利用した光源である。
発光効率は 120 - 180 lm/W と，実用光源の中では最も高い。ただし，色の見分けができないほど演色性は皆無に近く，一般用途の照明には不適なことから，道路やトンネルの照明に用いられている。
LED 照明
発光ダイオード（LED）を使用した光源である。LED は，低消費電力で長寿命といった特徴を持つ。
例題
写真に示す器具の用途は。
解答・解説
写真の器具は，両者とも一般的に用いられている自動点滅器であり，正解は二．となる。
自動点滅器は，周囲の明るさを検知し，自動で電源を ON/OFF し，街路灯などを点滅させるのによく用いられる。白っぽいプラスティック部分には光センサが内蔵されている。写真の左側の自動点滅器は下面からの光を，写真の右側の自動点滅器は上面の光を検知するタイプである。
イは調光器，ロは人感センサー，ハは力率改善用コンデンサの説明である。
過去問題
スイッチ
3 路スイッチ
下図に示すように，3 路スイッチ 2 個を組み合わせることで，2 箇所で蛍光灯などの照明を点滅させることができる。階段の照明を上の階，または，下の階から点滅できるようにする使用例がある。
4 路スイッチ
下図に示すように，3 路スイッチ 2 個と 4 路スイッチ 1 個を組み合わせることで，3 箇所で蛍光灯などの照明を点滅させることができる。
その他スイッチ
その他のスイッチには，次のようなものがある。
| 名称 | 説明 |
|---|---|
| ロータリースイッチ | 主に電熱器などに使われる |
| タンブラスイッチ | 壁に取り付けて使うスイッチ |
| キャノピスイッチ | 蛍光灯のフランジに取り付けて使う引き紐のスイッチ |
| ペンダントスイッチ | コードの端末に取り付けるスイッチ |
電気工事用の材料の材質及び用途
付録「電気工事用材料」も参照されたい。
電線には主に次の 4 種類があり，配線工事でよく使われるのは絶縁電線とケーブルである。
電線とケーブルの違いは，外傷から電線を保護するシース（外装）の有無である。電線にはシースがなく，ケーブルにはシースがある。
| 電線 | 特徴 |
|---|---|
| 裸電線 | 銅線がむき出しの電線。屋内配線では使用できない。 |
| 絶縁電線 | 銅線を絶縁物で被覆した電線。 |
| ケーブル | 絶縁電線の機械的強度，絶縁性能をアップするため外装（シース）でさらに覆った電線。 |
| コード | 細い電線を何本もまとめてゴムなどで被覆して柔らかく作った電線。家庭用電気機器などによく用いられる。 |
絶縁電線
絶縁電線は，銅やアルミニウムなどの導体を絶縁物で覆ったものである。これらは屋内配線に使われるといっても，天井裏に転がすような施設方法は禁止されており，絶縁管やダクト工事などによって施設する必要がある。むき出しのままで屋内配線に使われるのは，接地用の電線など限られた場合だけである。
| 記号 | 名称 | 概要 |
|---|---|---|
| IV | 600 V ビニル絶縁電線 600 V polyvinyl chloride insulated wires Indoor Vinyl |
|
| HIV | 600 V 二種ビニル絶縁電線 600 V heat-resistant polyvinyl chloride insulated wires Heat-resistant Indoor Vinyl |
|
| EM-IE | 600 V 耐燃性ポリエチレン絶縁電線 EM = Eco Material |
|
| DV | 引込用ビニル絶縁電線 Drop wire Vinyl |
|
| OW | 屋外用ビニル絶縁電線 Outdoor Weather Proof |
|
過去問題
ケーブル
ケーブルは，導体を絶縁物で覆った電線を，多くの場合は 2 本や 3 本を束ねてその上から保護被覆（外装 = シース）で覆ったものを指す。
| 記号 | 名称 | 概要 |
|---|---|---|
| VVF | 600 V ビニル絶縁ビニルシースケーブル平形 Vinyl insulated Vinyl sheathed Flat-type cable |
|
| VVR | 600 V ビニル絶縁ビニルシースケーブル丸形 Vinyl insulated Vinyl sheathed Round-type cable |
|
| EM-EEF | 600 V ポリエチレン絶縁耐燃性ポリエチレンシースケーブル平形 |
|
| CV | 600 V 架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル 600 V Polyethylene insulated cables |
|
| MI | MI ケーブル |
|
| CT | キャブタイヤケーブル Cabtire cable |
|
過去問題
裸電線
銅線がむき出しの電線。屋内配線では，使用できない。
コード
コードとは，一般的な電気器具の配線用として用いられる電線で，ビニルコードとゴムコードがある。ビニルコードは耐熱性がないため，熱を利用しない一般的な機器に，ゴムコードは多少耐熱性があるので炊飯器やアイロンなどの配線用として用いられる。
熱を利用する機器の例として，電気こたつ，電気こんろ，電気トースターがある。
| 種類（名称） | 記号 | 用途 |
|---|---|---|
| ビニルコード | VFF |
熱を出さない電気機器用 電気スタンドなどに使用されるが，熱に弱いので白熱電球の電球線などには使用できない |
| ゴムコード | FF |
乾燥した場所で使用される 袋打ちゴムコードや丸打ちゴムコードなどがある |
絶縁物の種類がビニル混合物（耐熱性を有するものを除く），天然ゴム混合物の最高許容温度は 60 °C であり，周囲温度が 30 °C 以下での許容電流を下表に示す。
| 公称断面積 [mm2] | 素数 / 直径 [本/mm] | 許容電流 |
|---|---|---|
| 0.75 | 30/0.18 | 7 |
| 1.25 | 50/0.18 | 12 |
| 2 | 37/0.26 | 17 |
| 3.5 | 45/0.32 | 23 |
| 5.5 | 70/0.32 | 35 |
例題
アウトレットボックス（金属製）の使用方法として，不適切なものは。
解答・解説
アウトレットボックスは，金属管工事で電線の引き入れを容易にするためや電線相互を接続する部分に，また，器具の取り付け部分で電線を引き出す場合などに用いられる。遮断器を集合して設置するのは分電盤であり，アウトレットボックスを使用することはできない。
電気工事用の工具の用途
付録「工具」も参照されたい。
金属管用工具
金属管のねじ切り，屈曲，切断などに加工に使う工具には次のようなものがある。
| 名称 | 用途 | |
|---|---|---|
| ウォーターポンププライヤ |  |
金属管を押さえたり，ロックナットを締めるときなどに使う工具。ジョイント部の穴でくわえ部の間隔を調整できる。 |
| パイプレンチ |  |
金属管を切断する工具。管をはさみ，回転させながら切断する。 |
| パイプバイス |  |
金属管を切断するときに管を固定する工具（いわゆる万力）。 |
| 金切のこ |  |
金属管などの金属部分の切断に使うのこぎり。 |
| リーマ |  |
金属管の端の内側の突起を取り除いて滑らかにする。 |
| パイプベンダ |  |
金属管を曲げる工具。曲げる部分にベンダを当てテコの力を使って金属管を曲げる。 |
| クリックボール |  |
リーマを取り付けて回転させる。 |
| ねじ切り器 |  |
ダイス（刃）を先端に装着して金属管のねじを切る（溝をつける）工具。 |
過去問題
- 2019年度 上期 No. 13 金属管（鋼製電線管）工事
- 平成30年度（2018年度） 下期 No. 14 電気工事の種類と工具
- 平成30年度（2018年度） 上期 No. 14 金属管の切断及び曲げ作業に使用する工具
- 平成25年度（2013年度） 下期 No. 14 金属管（鋼製電線管）の切断及び曲げ作業に使用する工具
- 平成25年度（2013年度） 上期 No. 11 電気工事の種類と，その工事で使用する工具の組合せ
電線接続用工具
電線の接続に用いる工具には次のようなものがある。
| 名称 | 写真 | 用途 |
|---|---|---|
| 電工ナイフ |  |
電線の絶縁被覆やケーブルの外装をはぎ取るのに用いる。 |
| ペンチ |  |
電線や心線を切断するのに用いる。 |
| ワイヤ（ケーブル）ストリッパ | 外装（シース）や絶縁被覆をはぎ取るための工具。各種電線の径に合った刃のくぼみがある。 | |
| ケーブルカッタ |  |
ペンチでは切断が難しい太いケーブルや絶縁電線を切断するのに用いる。刃先がケーブルをくわえるような半円形状をしているのが特徴。 |
| リングスリーブ用 圧着ペンチ |
 |
リングスリーブを圧着して電線を接続する。握り部分が黄色になっているのが特徴。 |
合成樹脂管用工具
合成樹脂管を加工する工具には次のようなものがある。
| 名称 | 写真 | 用途 |
|---|---|---|
| ガストーチランプ |  |
合成樹脂管を加熱して曲げるために用いる火炎放射器。 |
| 面取器 |  |
合成樹脂管の管端面の面取り（バリ取り）に用いる。 |
| 合成樹脂管用パイプカッタ |  |
硬質塩化ビニル電線管の切断に用いる。金属管の切断はできない。 |
穴あけ用工具
穴あけ加工するための工具には次のようなものがある。
| 名称 | 写真 | 用途 |
|---|---|---|
| ノックアウトパンチャ |  |
金属製のブルボックスやキャビネットに穴をあける。 |
| ホルソ |  |
ノックアウトパンチャと同じ用途で，金属製のプルボックス等に穴をあける。 |
過去問題
本稿の参考文献
- 一般財団法人 電気技術者試験センター，「第二種電気工事士学科試験 例題 3. 電気機器，配線器具並びに電気工事用の材料及び工具」