回路ブレーカーに適切な電線サイズを選ぶことは、単に規定を満たすだけでなく、電気火災、機器の損傷、およびコストのかかるダウンタイムを防ぐことにつながります。電線サイズとブレーカーのアンペア数の関係は、住宅用パネルから産業用スイッチギアまで、あらゆる設置における電気安全の基礎を形成します。このガイドでは、電気エンジニアやパネルビルダーが安全で信頼性の高いシステムを設計するために必要な、決定的なサイジングチャート、NEC準拠戦略、および協調原則を提供します。.
要点
- 電線サイズは、常に回路ブレーカーの定格以上でなければなりません。—20Aのブレーカーには最小12 AWGの銅線が必要であり、15Aのブレーカーには最小14 AWGが必要です。
- 80%ルールは連続負荷に適用されます。：誤作動や熱ストレスを防ぐために、連続電流の125%でブレーカーをサイジングします。
- 温度および電線管充填率の低減係数 は、電線の許容電流を20〜50%減少させる可能性があり、標準的な表が示すよりも大きな導体が必要になります。
- NEC第240.4(D)条は、最大過電流保護を制限しています。 小さい導体の場合：14 AWGには15A、12 AWGには20A、10 AWGの銅線には30A。
- 選択的協調には、慎重なブレーカーサイジングが必要です。—上流のブレーカーは、カスケードトリップなしに故障を分離するために、下流のデバイスよりも大幅に高い定格にする必要があります。
電線サイズと許容電流の基礎を理解する
電線サイズとは、電気導体の物理的な直径を指し、北米のほとんどのアプリケーションではAmerican Wire Gauge（AWG）システムで測定されます。AWGシステムは逆方向に動作します—小さい数字は、より大きな電線直径とより高い電流容量を示します。たとえば、10 AWGの電線は14 AWGの電線よりも直径が大きく、より多くの電流を安全に流すことができます。.
許容電流とは、導体がその温度定格を超えずに流すことができる最大連続電流を定義します。この重要なパラメータは、導体材料（銅対アルミニウム）、絶縁タイプ（THHN、THWN、XHHW）、設置方法（電線管、ケーブルトレイ、自由空間）、周囲温度、および束ねられた通電導体の数など、複数の要因に依存します。.
米国電気工事規程（NEC）の表310.16は、標準条件下での銅およびアルミニウム導体の基準許容電流値を提供します。電線管またはケーブル内の3本以下の通電導体、周囲温度30°C（86°F）、および特定の絶縁定格。ただし、実際の設置はこれらの理想的な条件と一致することはめったになく、エンジニアは有効許容電流を減少させる補正係数と調整係数を適用する必要があります。.
これらの基礎を理解することで、電気設計における最も危険な間違いを防ぐことができます。それは、電線の許容電流よりも高い定格の回路ブレーカーを取り付けることです。この構成では、ブレーカーがトリップする前に電線が過熱して発火する可能性があり、深刻な火災の危険が生じます。回路ブレーカーは、主に接続された負荷ではなく、電線を保護するために存在します。.
標準電線サイズとブレーカーアンペア数チャート
次の包括的なチャートは、商業および産業アプリケーションで最も一般的な仕様である75°C絶縁（THHN/THWN）の銅導体に対する電線サイズと回路ブレーカー定格の正しい組み合わせを示しています。これらの値はNEC 2020の要件に準拠しており、標準的な設置条件を想定しています。.
| ワイヤーサイズ（AWG） | 75°Cでの許容電流 | 最大ブレーカーサイズ | 代表的な用途 | 電圧降下の考慮事項 |
|---|---|---|---|---|
| 14AWG | 20A | 15A | 照明回路、コンセント | 15Aの場合、最大50フィート |
| 12AWG | 25A | 20A | 一般的なコンセント、小型家電 | 20Aの場合、最大60フィート |
| 10AWG | 35A | 30A | 電気温水器、大型家電 | 30Aの場合、最大64フィート |
| 8AWG | 50A | 40A | 電気レンジ、大型HVACユニット | 40Aの場合、最大80フィート |
| 6AWG | 65A | 60A | 電気炉、サブパネル | 60Aの場合、最大100フィート |
| 4AWG | 85A | 70A | 大型商業機器 | 70Aの場合、最大130フィート |
| 3 AWG | 100A | 90A | サービスエントランス導体 | 90Aの場合、最大150フィート |
| 2AWG | 115A | 100A | メインパネル、大型モーター | 100Aの場合、最大170フィート |
| 1 AWG | 130A | 110A | 産業用フィーダー | 110Aの場合、最大190フィート |
| 1/0 AWG | 150A | 125A | サービスエントランス、大型サブパネル | 125Aの場合、最大215フィート |
| 2/0 AWG | 175A | 150A | 商業サービスエントランス | 150Aの場合、最大240フィート |
| 3/0 AWG | 200A | 175A | 産業流通 | 175Aの場合、最大270フィート |
| 4/0 AWG | 230A | 200A | メインサービス導体 | 200Aの場合、最大300フィート |
重要な注意事項:
- 最大ブレーカーサイズは、10 AWG以下の導体に対するNEC 240.4(D)の制限を反映しています。
- 電圧降下の考慮事項は、最大3%の降下がある120V単相回路を想定しています。
- アルミニウム導体の場合、同等の許容電流を得るには、電線サイズを約2 AWGサイズ大きくします。
- これらの値は、周囲温度30°Cの電線管内の銅導体に適用されます。
このチャートは、電線サイズを回路ブレーカーのアンペア数に一致させるための主要な参考資料として役立ちますが、常に地域の電気工事規程と特定の設置条件を確認してください。 モーター保護アプリケーション, 、単純な許容電流のマッチングを超えた追加の考慮事項が適用されます。.
連続負荷に対する重要な80%ルール
NEC 80%ルールは、回路ブレーカーのサイジングにおいて最も誤解されている要件の1つを表しています。このルールは、NEC 210.19(A)および210.20(A)に成文化されており、回路ブレーカーは連続負荷の125%でサイジングする必要がある—または逆に、連続負荷はブレーカーの定格アンペア数の80%を超えてはならないことを義務付けています。.
連続負荷は、中断なしに3時間以上動作します。一般的な例としては、HVACシステム、冷凍機器、データセンターの電源、および産業用プロセス機械などがあります。80%ルールが存在するのは、回路ブレーカーが定格容量に近い電流を長時間流すと熱ストレスを受け、早期故障や誤作動を引き起こす可能性があるためです。.
実用的なアプリケーションの例：
32アンペアを連続的に消費する商業用HVACユニットを考えてみましょう。多くの設置者は、32A < 40Aであるため、40Aのブレーカーで十分であると誤って想定しています。ただし、80%ルールを適用すると：
- 連続負荷：32A
- 必要な遮断器容量：32A ÷ 0.80 = 最小40A
- 40A × 0.80 = 32A（ちょうど限界）なので、最良の方法としては次の標準サイズを推奨します。
- 正しい遮断器サイズ：45Aまたは50A
- 必要な電線サイズ：最小8 AWG銅線（75℃での許容電流50A）
この保守的なアプローチは、熱的余裕を提供し、遮断器コンポーネントへのストレスを軽減し、起動時の過渡現象による不要なトリップを防ぎます。 電気メンテナンスプログラムの場合, 適切なサイズの遮断器は、サービスコールを減らし、機器の寿命を延ばします。.
80%ルールは、特に「100%定格」と記載されている遮断器には適用されません。これらの遮断器は、定格電流全体を連続して流すことができます。ただし、これらの特殊な遮断器はコストが大幅に高く、特定の設置条件が必要となるため、標準的なアプリケーションでは一般的ではありません。.
温度および電線管充填率の低減係数
標準的な許容電流表は、実際の設置ではほとんど存在しない理想的な条件を想定しています。周囲温度と電線束ねという2つの重要な要素は、電線の安全な許容電流を劇的に低下させる可能性があり、場合によっては50%以上低下させることもあります。これらの低減係数を考慮しないことは、電気設計における一般的だが危険な見落としです。.
温度補正係数
NEC表310.15(B)(2)(a)は、周囲温度が標準の30℃（86°F）の基準値を超える場合の温度補正係数を提供します。高温環境では、絶縁温度制限に達するまでの熱的余裕が少なくなるため、許容電流が大幅に低下します。.
| 周囲温度 | 補正係数（75℃絶縁） | 補正係数（90℃絶縁） |
|---|---|---|
| 30°C (86°F) | 1.00 | 1.00 |
| 17.5V – 22.0V | 0.88 | 0.91 |
| 50°C (122°F) | 0.75 | 0.82 |
| 60°C (140°F) | 0.58 | 0.71 |
| 12.0A | — | 0.58 |
例 50℃の周囲環境で75℃で35A定格の10 AWG銅線導体は、調整された許容電流は35A × 0.75 = 26.25Aです。適切な容量を維持するには、8 AWG（50A × 0.75 = 37.5A）にサイズアップする必要があります。.
電線管充填率調整係数
3本以上の通電導体が同じ電線管またはケーブルを占有する場合、相互加熱により各導体の許容電流が低下します。NEC表310.15(B)(3)(a)は、導体の数に基づいて調整係数を指定します。.
| 導体数 | 調整係数 |
|---|---|
| 1-3 | 1.00 |
| 4-6 | 0.80 |
| 7-9 | 0.70 |
| 10-20 | 0.50 |
| 21-30 | 0.45 |
| 31-40 | 0.40 |
複合低減の例：
産業用制御盤の設置では、45℃の周囲環境にある単一の電線管に6本の12 AWG導体が必要です。
- 基本許容電流（12 AWG、75℃）：25A
- 温度補正（45℃）：0.82
- 電線管充填率調整（6本の導体）：0.80
- 調整された許容電流：25A × 0.82 × 0.80 = 16.4A
- 標準の12 AWG電線は、通常20Aの遮断器に十分ですが、現在は最大15Aしかサポートしていません。
この例は、その理由を示しています 産業用制御盤の設計 単純な表の参照を超えて、慎重な許容電流計算が必要です。 スイッチギアアプリケーションの場合, 適切な低減により、過熱を防ぎ、機器の寿命を延ばします。.
NEC第240.4(D)条：小導体保護制限
NEC第240.4(D)条は、表310.16からの許容電流定格に関係なく、小導体に対する絶対最大過電流保護制限を課しています。この重要な安全規定は、低減係数によって許可される場合でも、設置者が小さな電線ゲージの遮断器を過大に設定することを防ぎます。.
この規則は、銅導体に対して次の最大遮断器サイズを確立します。
- 14 AWG：最大15A （14 AWGは75℃で20Aの許容電流を持っていますが）
- 12 AWG：最大20A （12 AWGは75℃で25Aの許容電流を持っていますが）
- 10 AWG：最大30A （10 AWGは75℃で35Aの許容電流を持っていますが）
これらの制限が存在するのは、小導体は熱質量が限られており、定常状態の許容電流制限に達する前でも、故障条件下で急速に過熱する可能性があるためです。この規則は、住宅および軽商業アプリケーションで最も一般的に使用される電線サイズに対して、追加の安全マージンを作成します。.
重要な意味： 低減係数を補うために、小導体の遮断器を「サイズアップ」することはできません。温度または束ねによる低減により、12 AWG導体の許容電流が20Aを下回る場合は、次のいずれかを行う必要があります。
- 低減された許容電流内に収まるように回路負荷を減らす
- 電線を10 AWG以上にサイズアップする
- 低減要件を減らすために設置条件を変更する
この規則は頻繁に影響を与えます 回路ブレーカーの選択 密集したパネルおよび高温環境で。 MCCBアプリケーションの場合, これらの制限を理解することで、安全性を損なう仕様エラーを防ぎます。.
選択遮断と遮断器サイズ戦略
選択遮断は、故障に最も近い回路遮断器のみが開いて、すべての上流遮断器が閉じたままで、影響を受けない回路への電力を維持することを保証します。この重要な設計原則は、商業施設および産業施設でのダウンタイムを最小限に抑えます。特に、NECが調整を必要とするアプリケーション（緊急システム（NEC 700.28）、法的に必要なスタンバイシステム（NEC 701.27）、および重要な運用電力システム（COPS））で重要です。.
選択遮断を達成するには、上流および下流の遮断器定格、時間電流特性、および利用可能な故障電流レベルの関係に注意を払う必要があります。基本的な原則：上流遮断器は、下流デバイスよりも大幅に高く定格され、トリップ特性が遅くなければなりません。.
調整比率のガイドライン
特定の調整要件は詳細な時間電流曲線分析に依存しますが、一般的なサイズ比率は開始点を提供します。
- 熱磁気遮断器の最小2：1の比率：100Aの主遮断器は、50Aの分岐遮断器と調整できます
- 1.5：1の比率は、電子トリップ遮断器で動作する可能性があります：高度なトリップユニットは、より優れた識別を提供します
- 高い故障電流で必要なより高い比率：短絡調整は、過負荷調整よりも困難です
実用的な調整の例：
商業ビルの電気システム設計：
- サービス・エントランス：400Aの主遮断器
- サブパネルフィーダー：200Aブレーカー（2:1の比率を維持）
- 分岐回路：20-60Aブレーカー（3:1から10:1の比率）
この段階的なアプローチにより、20Aの照明回路で故障が発生した場合、その分岐ブレーカーのみがトリップし、200Aのフィーダーまたは400Aのメインブレーカーはトリップしません。他のすべての建物システムへの電力供給は維持されます。.
小型ブレーカーにおける協調の問題
利用可能な定格の増分が減少するため、小型ブレーカーでは協調がますます困難になります。15Aから20Aの分岐回路では、比率が1.33:1にしかならず、標準的な熱磁気式ブレーカーでは真の協調はほぼ不可能です。この制限により、多くの住宅および軽商業施設では完全な選択遮断協調を実現できない理由が説明できます。.
について アーク故障保護 そして 地絡保護 アプリケーションでは、協調には、単純な過電流保護を超える特殊なトリップ機能の追加検討が必要です。最新の 電子トリップユニット は、協調の可能性を向上させるプログラム可能な遅延時間を提供します。.
よくある配線サイズの誤りとその回避方法
経験豊富な電気技師やエンジニアでさえ、安全性と法規遵守を損なう配線サイズの誤りを犯します。これらのよくある誤りを理解することで、コストのかかる手直しや潜在的な危険を回避できます。.
誤り1：電圧降下の無視
多くの設置者は、特に長距離の回路配線において、電圧降下を無視して許容電流のみに焦点を当てています。NECは、分岐回路で3％、フィーダーと分岐回路の合計で5％の電圧降下制限を推奨しています。過度の電圧降下は、機器の誤動作、効率の低下、モーターの寿命の短縮を引き起こします。.
【解決 50フィートを超える回路の場合、次の式を使用して電圧降下を計算します。
VD = 2 × K × I × L / CM
どこでだ：
- VD = 電圧降下（ボルト）
- K = 抵抗定数（銅の場合は12.9、アルミニウムの場合は21.2）
- I = 電流（アンペア）
- L = 片道の回路長（フィート）
- CM = 円ミル（電線の断面積）
計算された電圧降下がシステム電圧の3％を超える場合は、電線サイズを大きくしてください。 ケーブルサイズのガイダンス, については、IEC 60204-1規格を参照してください。.
誤り2：ブレーカーサイズを電線サイズ指標として使用
よくある危険な思い込み：「30Aブレーカーがあるから、10 AWGの電線が必要だ。」このロジックは、ディレーティング係数が適用される場合、またはブレーカーが異なる電線サイズの複数の回路を保護する場合に失敗します。.
【解決 常に実際の負荷に基づいて必要な許容電流を計算し、関連するすべてのディレーティング係数を適用してから、許容電流表から電線サイズを選択してください。電線サイズを決定した後でのみ、適切なブレーカー定格を選択する必要があります。.
誤り3：調整なしに銅とアルミニウムを混合
アルミニウム導体は、同等の許容電流に対して、銅よりも約2 AWGサイズ大きくする必要があります。銅の許容電流値に合わせてサイズ設定されたアルミニウム電線を設置すると、重大な火災の危険が生じます。.
【解決 アルミニウム導体を使用する場合は、NEC表310.16のアルミニウムの列を参照し、すべての終端がアルミニウム導体（ALまたはAL/CUマーキング）用に定格されていることを確認してください。 母線アプリケーション, では、材料の選択が性能に大きく影響します。.
誤り4：端子温度定格の見落とし
電線の許容電流がブレーカー定格を超えていても、端子温度制限によりディレーティングが必要になる場合があります。NEC 110.14(C)では、導体温度定格または端子温度定格のいずれか低い方に基づいて導体のサイズを決定する必要があります。.
【解決 定格100A以下の機器の場合、機器が75°C終端用に特別にマークされていない限り、60°Cの許容電流の列を使用してください。定格100Aを超える機器の場合、特に指定がない限り、75°Cの列を使用してください。これにより、許容電流の計算だけでは示唆されない、より大きな電線が必要になることがよくあります。.
について 回路保護フレームワーク の開発において、これらのよくある誤りに体系的に対処することで、信頼性が高く、法規に準拠した設置が保証されます。.
特殊なアプリケーション：モーター、HVAC、および連続負荷
特定の電気負荷では、標準的な分岐回路の計算を超える修正された配線サイズ設定アプローチが必要です。これらの特殊なケースを理解することで、サイズ不足や法規違反を防ぐことができます。.
モーター回路のサイズ設定
モーター回路は、始動電流が全負荷電流の600〜800％に達する可能性があるため、独自の課題があります。NEC第430条は、特定の要件を確立しています。
- 導体：NEC表430.250のモーター全負荷電流（FLA）の125％でサイズ設定
- 分岐回路ブレーカー：逆時間ブレーカーの場合、FLAの250％でサイズ設定（NEC 430.52）
- 過負荷保護：FLAの115〜125％でサイズ設定された個別の過負荷リレー
例 10 HP、230V、3相モーター（28A FLA）の場合：
- 電線サイズ：28A × 1.25 = 35A → 最小8 AWG銅線が必要
- 分岐ブレーカー：28A × 2.5 = 70A → 70Aまたは80Aブレーカーを使用
- 過負荷リレー：28A × 1.15 = 32.2A設定
このアプローチにより、高い始動電流が不要なトリップなしに流れ、運転中に適切な過負荷保護を提供します。包括的なガイダンスについては、当社の モータースターター選定ガイド そして 熱過負荷リレー比較.
HVAC機器
空調およびヒートポンプ機器は、ロックローター電流、コンプレッサーの始動特性、および連続運転により、特別な考慮が必要です。機器の銘板には、以下が指定されています。
- 最小回路許容電流（MCA）：必要な電線サイズを決定
- 最大過電流保護（MOP）：最大ブレーカーサイズを決定
運転電流のみから計算するのではなく、常にこれらの銘板値を使用してください。メーカーはすでに始動電流、複数のモーター、および連続運転を考慮に入れています。.
電気自動車充電ステーション
EV充電器は、125％のサイズ設定係数の適用が必要な連続負荷を表します。さらに、NEC第625条は、特定の要件を課しています。
- レベル2充電器（240V、40A）：50Aブレーカーと最小6 AWG銅線が必要
- 複数の充電器：負荷管理システムにより、サイズ設定要件が軽減される場合があります
- GFCI保護：すべてのEV供給機器に必要
詳細なガイダンスについては、当社の EV充電器回路ブレーカーのサイズ設定ガイド そして 業務用EV充電保護.
国際規格：IECとNECのアプローチ
このガイドは主に北米で一般的なNEC要件に焦点を当てていますが、VIOXのお客様の多くは国際的にIEC規格を使用しています。主な違いを理解することで、グローバルプロジェクトでのエラーを防ぐことができます。.
電線サイズの相違点
- 測定システム：IECはAWGではなく、断面積をmm²で表します。
- 許容電流表：IEC 60364-5-52は、NEC Table 310.16とは異なる許容電流値を提供します。
- 設置方法：IECは、許容電流に影響を与える設置方法のカテゴリをより多く定義しています。
一般的な換算：
- 14 AWG ≈ 2.5 mm²
- 12 AWG ≈ 4 mm²
- 10 AWG ≈ 6 mm²
- 8 AWG ≈ 10 mm²
ブレーカー協調のアプローチ
IEC 60947-2は、NEC/UL規格と比較して、異なるブレーカー特性と協調要件を定義しています。IECブレーカーは、北米の慣行とは異なるトリップカーブ指定（B、C、Dカーブ）を使用します。両方の規格を必要とするプロジェクトについては、当社の NEC対IEC用語ガイド.
よくある質問
Q: 14 AWGの電線に20Aのブレーカーを使用できますか？
いいえ。NEC 240.4(D)は、14 AWGの銅線を最大過電流保護15Aに制限しています。これは、その許容電流定格が75°Cで20Aであっても同様です。この規則は、最も一般的に使用される最小の導体サイズに追加の安全マージンを提供するために存在します。14 AWGの電線には常に15Aのブレーカーを使用してください。.
Q: 電線が処理できるよりも大きなブレーカーを取り付けるとどうなりますか？
サイズが大きすぎるブレーカーを取り付けると、重大な火災の危険が生じます。ブレーカーがトリップする前に、電線が過熱し、絶縁材または周囲の材料に発火する可能性があります。回路ブレーカーの主な機能は、接続された負荷ではなく、電線を保護することです。ブレーカーサイズを選択する際は、電線の許容電流定格を絶対に超えないでください。.
Q: 長い電線路での電圧降下をどのように考慮すればよいですか？
電圧降下は、VD = 2 × K × I × L / CMの式を使用して計算します。ここで、K = 銅の場合は12.9です。計算された電圧降下がシステム電圧の3%を超える場合は、導体を次の大きいゲージにサイズアップして再計算します。120V回路の場合、3%は最大3.6Vの降下になります。長い配線では、許容電流だけでは示されない、大幅に大きな電線サイズが必要になることがよくあります。.
Q: すべての設置で電線の許容電流をディレーティングする必要がありますか？
ディレーティングは、実際の設置条件がNEC Table 310.16の標準的な仮定（3本以下の電流伝送導体、30°Cの周囲温度、および指定された絶縁タイプ）と異なる場合に適用されます。ほとんどの実際の設置では、少なくとも温度補正または電線管充填調整が必要です。特定の設置にディレーティング係数が適用されるかどうかを常に評価してください。.
Q: コストを節約するために、銅線の代わりにアルミニウム線を使用できますか？
アルミニウム線は多くの用途で許容されますが、同等の許容電流を得るには、銅線よりも約2 AWGサイズ大きくする必要があります。すべての終端はアルミニウム定格（ALまたはAL/CUと表示）である必要があり、適切な酸化防止剤を塗布する必要があります。アルミニウムは、材料費の節約がより大きなサイズ要件を上回る、大きな導体（4 AWG以上）に最も費用対効果が高くなります。.
Q: 80%定格と100%定格のブレーカーの違いは何ですか？
標準的な回路ブレーカーは80%定格であり、連続負荷はブレーカー定格の80%を超えることはできません。100%定格として特別にリストされているブレーカーは、定格電流全体を継続的に流すことができますが、特定の設置条件（通常は適切なエンクロージャに囲まれている）が必要であり、コストが大幅に高くなります。ほとんどのアプリケーションでは、適切なサイジング係数を適用した標準的な80%定格のブレーカーを使用します。.
結論：適切な協調による、より安全な電気システムの構築
正しい電線ゲージと回路ブレーカーの協調は、すべての設置における電気安全の基礎を形成します。許容電流の基礎を理解し、80%ルールやArticle 240.4(D)の制限を含むNEC要件を適用し、ディレーティング係数を考慮し、選択的な協調戦略を実装することで、ダウンタイムを最小限に抑えながら、人々と機器の両方を保護する電気システムを設計できます。.
電線サイズとブレーカーのアンペア数の関係は恣意的ではありません。それは、数十年にわたる電気工学の知識と、米国電気工事規程に成文化された安全データを示しています。すべての電線ゲージの選択とブレーカーのサイジングの決定は、電気設備の安全性を高めるか、損なうかのどちらかです。.
B2B電気機器調達の場合、VIOX Electricは完全な範囲を製造しています 遮断器, MCB, MCCBそして 配電設備 NECとIECの両方の規格を満たすように設計されています。当社の技術チームは、お客様の特定の要件に合わせて適切な電線サイズとブレーカーの協調を確実にするためのアプリケーションサポートを提供します。.
