単心ケーブルと多心ケーブルの低圧電力ケーブルの違いは何ですか？

単心および多心低圧電力ケーブルのコア構造と設計

低圧電力ケーブルの構造的組成は、その性能および用途への適合性に直接影響を与える。コアの構成や材料選定を理解することは、電気システム設計を最適化するために不可欠である。

単心低圧電力ケーブルの定義と構造

単心ケーブルは、1本の銅またはアルミニウム導体からなり、PVCまたはXLPEで絶縁され、外側はシースで保護されている。このシンプルな設計により放熱性が向上し、端末処理が容易になるため、地中用フィーダーや住宅の照明回路など、固定設置用途に適している。

多心低圧電力ケーブルの内部構成と層構造

多芯ケーブルは、一般的にポリプロピレン製の充てん材を使用して円形断面と機械的安定性を維持しながら、共通のシース内に2～7本の個別に絶縁された導体を統合しています。標準的な4芯構成では、対称的に配置された相導体、中性線、および接地線を含みます。この構成により、制御盤やHVACシステムにおける配線の複雑さを低減しつつ、複数回路の電力伝送をサポートします。

絶縁、シース、および導体配列の違い

単心ケーブルは、ほとんどの場合単独で使用されるため、一般的に約1.5～2.5ミリメートルと非常に厚い絶縁層を持っています。一方、多心ケーブルは異なるアプローチを採用しており、各導体ごとに0.7～1.2mmの薄い絶縁層を使用します。これらのケーブルは、損傷に対する主な防御手段として外側の保護被覆に依存しています。電磁干渉（EMI）対策に関しては、電気技師がこれらのケーブル内部の複数の導体を星型パターンのように配置することがよくあります。この構成は、単心ケーブルを平行に並行して配線する場合と比べてEMI問題に対しより効果的です。後者の場合は、将来的な信号障害を防ぐためにダクト内で十分な間隔を確保する必要があります。

低圧用途における電気的性能および熱的挙動

電流容量および導電効率：単心ケーブルの利点

単心低圧電力ケーブルの場合、導体間の電磁干渉が少ないため、同サイズの多心タイプと比較して通常約10～15％高い電流容量を発揮します。隣接する心線による追加的な発熱がないため、最大負荷時におけるこれらのケーブルの運転温度は約5～8℃低くなります。産業用設備では、このようなケーブル構成で定常的に最大630アンペアに達する電流が見られます。国際電気標準会議（IEC）の2021年規格IEC 60502-1では、実際の使用におけるこうしたケーブルの性能特性を実際に規定しています。

多心構成における発熱および放熱の課題

多芯ケーブルにおける熱的デレーティングは、コア間の放熱が限られるため、20～35％の範囲になります。密に束ねられた4芯構成では、単芯ケーブルを分離して敷設した場合と比較して、抵抗損失が最大12％高くなることがあります（EPRI 2023）。架橋ポリエチレン（XLPE）絶縁体は90°Cまでの耐熱性があり熱応力を緩和するのに役立ちますが、その性能は周囲温度やダクト内の充填率に依然として敏感です。

電気抵抗、損失、および表皮効果の影響

交流システムでは、近接効果により50Hzにおいて多芯ケーブルの抵抗が、単芯ケーブル単独敷設の場合と比べて8～12％増加します。単芯導体はまた表皮効果をより効果的に制御でき、35mm²断面では多芯配列の82％に対して、94％の電流密度均一性を維持できます。

密集した導体芯におけるクロストーク、干渉、および絶縁応力

多相システムにおけるコア間の電磁干渉は、高調波歪みを3%未満に抑えるために二重シールドが必要となる場合がある。NEC 2023によると、密集したトレイ内で電圧勾配が300V/mmを超える箇所では、部分放電および絶縁破壊を防止するために絶縁厚を150%増加させる必要がある。

単心および多心低圧電力ケーブルの長所と短所

単心ケーブルの利点：性能および熱管理

熱性能に関しては、単心低圧電力ケーブルは、多心ケーブルと比較してはるかに優れた放熱性を示すため特に際立っています。2021年のIEC規格によると、これらのケーブルは実際には冷却速度が約25％速くなります。その理由は、他のタイプのケーブルでよく見られる厄介なホットスポットを生じにくい、よりシンプルな設計にあるのです。そのため、大規模な太陽光発電所や産業用モーターへの給電など、高負荷が予想される場所では、エンジニアがよくこれを指定します。もう一つの大きな利点は、束ねて設置しても厄介な定格減退（デレーティング）問題が生じにくく、600ボルトでの連続運転を扱う場合に特に重要になります。

単心ケーブルの欠点：スペースおよび設置上の制約

性能面での利点があるものの、単心ケーブルは多心ケーブルと比較して配管スペースを40～60%多く占めます。その剛性により、狭い曲がり部を通す配線が困難になり、商業施設では追加の分電盤が必要になることがよくあります。複雑な配線環境では、各相を個別に管理する必要があるため、設置時間は約18%長くなります。

多心ケーブルの利点：統合性と配線効率

多心ケーブルは複数の導体を一つのシース内にまとめ、色分けされた絶縁被覆により整理を改善し、制御盤における配線ミスを52%削減します（NECA 2023）。4心1.5mm²のケーブルは個別の4本の配線を一本で代替でき、住宅プロジェクトでは材料費を30%削減でき、自動化システムにおける端子処理も合理化されます。

多心ケーブルの欠点：許容電流の低減と故障伝播リスク

相互加熱の影響により、多心ケーブルはNEC 310.15(B)(3)に従い、電流許容値を10～15%低減する必要があります。さらに、ある心線に故障が発生すると隣接する絶縁体にまで影響し、修復の複雑さとコストが増大する可能性があります。単心ケーブルでの個別故障と比較して、費用が最大4倍になる場合もあります（UL 1581 テストデータ 2022）。

単心および多心低圧電力ケーブルの一般的な用途

工業用フィーダーおよび電力分配ネットワークにおける単心ケーブルの使用

製造施設や電気変電所など、大電流が一般的に流れる産業用環境では、単心低圧電力ケーブルが多くのエンジニアにとって最適な選択肢となっています。これらのケーブルは、多心ケーブルと比較して電気抵抗を約12％低減でき、IEC規格（2023年）によれば400～690ボルトのシステムで230アンペアを超える負荷を扱うことが可能です。昨年発表された『電気インフラ安全レポート』の最近の調査結果によると、連続運転するコンベアシステムに設置した場合、複数の多心ケーブルを束ねて使用する場合と比べて、過熱問題のリスクが実に約27％低下することが明らかになりました。このような性能は、工場の長時間勤務中における安全な運転維持において極めて重要な差を生み出します。

建物設備、制御盤およびHVACにおける多心ケーブルの展開

多芯ケーブルは、4芯から最大24芯までの構成で最大61本の導体を束ねることができ、高層ビルの電気ライザーや配管スペースを約34%削減できます。これらのケーブルは、火災報知システムやビル自動化システムにおいて事実上の標準装備となっています。火災報知設備では約3分の2のケースで使用されており、0.6kVシステムを使用するビル自動化ではさらに高く、およそ10件中8件の導入率です。ただし電気技術者が覚えておくべき重要な点として、これらの複数の導線がケーブル束内で発熱するため、NEC表310.16の基準に従って許容電流の計算値を12〜15％程度低めに補正する必要があります。この補正により、運転中の過熱問題を防ぐことができます。

住宅用と産業用の使用パターンおよび規格適合性（IEC、NEC）

ほとんどの家庭用配線工事では、電気技師は2.5〜6mm²の単心ケーブルを使用します。これは多心ケーブルに比べて約18％安価であり、接続点での終端処理もより簡単だからです。しかし工場の場合は状況が異なります。産業用設備ではモーターの接続やPLCパネルのプログラミングを行うために、IEC 60502-1規格に準拠したシールド付き多心ケーブルが必要になります。最近の建築規制に関する調査によると、垂直ケーブルトレイを備えた商業施設のほとんどが、IEC 60332-3試験に合格する二重絶縁ケーブルへと移行しています。しかし興味深いことに、既存住宅の配線更新工事では、NEC規格の項334.10(A)(1)に従う限り、従来のPVC被覆単心ケーブルを依然として合法的に使用できます。

プロジェクト要件に基づく低圧電力ケーブルの選定基準

負荷要求、運転サイクルおよび定格電流に応じたケーブル種別の選定

ケーブルの選定は負荷分析から始まります。同じ断面積の場合、単心ケーブルは複数の導体が束ねられた多心ケーブルに比べて熱干渉が少ないため、連続電流容量が通常15～20%高くなります。デューティサイクルが80%を超える機器では、絶縁体の早期劣化を防ぐために多心ケーブルの電流低減（デレート）を行うべきです。

設置環境の評価：スペース、配線経路、およびメンテナンスアクセス

• 空間制限 ：同じサイズの単心ケーブルを束ねた場合と比較して、多心ケーブルは管路占有体積を30～40%削減できます
• 配線の複雑さ ：電圧降下を最小限に抑えるため、長距離の垂直配線（50メートル以上）には単心ケーブルが好ましいです
• アクセシビリティ ：多心ケーブルは盤内でのメンテナンス性に優れますが、修理時の個別導体交換が複雑になります

コスト分析：初期予算対長期的なライフサイクル価値

多芯ケーブルは設置時の労働コストを25～30%削減でき、初期費用の節約が可能です。しかし、固体導体の単芯タイプは振動の激しい環境下で寿命が18～22%長く、抵抗率も9%低いため、長期的にはエネルギー損失を抑えることができます。ライフサイクル評価では、初期段階でのコスト削減と耐久性および効率性の両方を考慮する必要があります。

安全基準および電圧互換性の確保

すべての設置はIEC 60502-1の電流容量ガイドラインおよびNEC第310.15(B)(3)条のデレーティング要件に従う必要があります。400ボルトと24ボルトのような異なる電圧のシステムを混在させる場合、導体間の誘電体応力による問題を回避するため、二重絶縁を備えた分離型多心ケーブルを使用することが不可欠です。最新の国際規格では、屋外に設置され長期的に紫外線や湿気の影響を受ける低圧システム用ケーブルに対して、約30％高い安全距離が要求されています。これらの更新された仕様は、過酷な環境条件下での長期的な信頼性に対する懸念の高まりを反映しています。

よくある質問

単心ケーブルと多心低圧電力ケーブルの主な違いは何ですか？

単心ケーブルは1本の導体から構成され、放熱性とシンプルさに優れており、固定設置に最適です。多心ケーブルは複数の導体を1つのシース内に収めており、複雑なシステムにおける統合性、省スペース性、および配線の整理に優れています。

なぜ単心ケーブルの方が電流容量が優れているのですか？

単心ケーブルは、導体間の電磁干渉が少ないことと、最大負荷時でも5〜8°Cほど低温で動作するため、電流容量が10〜15%程度優れている傾向があります。

多心ケーブルの一般的な用途は何ですか？

多心ケーブルは、統合性と省スペース性に優れているため、建築設備、制御盤、HVAC装置、火災報知システム、ビルオートメーションプロジェクトなどに広く使用されています。

単心ケーブルと多心ケーブルでは、熱的課題にどのような違いがありますか？

単心ケーブルは熱をより効率的に放散するのに対し、多心ケーブルは心線間の熱拡散が限定されるため、熱による定格低下および抵抗損失が大きくなる。