北米の電気配線

北米の電気配線は、設置場所に適用される規制と規格に従います。また、適切な機能を提供するように設計されており、設置場所の歴史と伝統の影響も受けます。

米国国家電気工事規程は、州、郡、または地方自治体が採用している米国の多くの地域に適用されます。カナダの電気配線については、カナダ規格協会がカナダで発行しているカナダ電気工事規程が非常によく似た規格です。

電気技師の分野用語の多くは電気工事規定の用語と一致していますが、使用法は異なる場合があります。

• 中性線は回路の戻り導体です。建物の配線システムでは、中性線は 1 点のみでアースに接続されます。北米の規格では、非常に限定された状況を除き、中性線はスイッチもヒューズも使用しないことが規定されています。中性線は、分相システムの電力会社変圧器のセンター タップ、または多相電力システムの Y 字接続の中心。

米国の電気規則では、中性線は「サービスパネル」でのみアースに接続し、建物の配線システム内の他のポイントでは接続しないことが義務付けられています。正式には、中性線は「接地導体」と呼ばれます。2008 NEC の時点では、「中性導体」と「中性点」という用語は、一般的な使用法に準拠するように規則で定義されています。^[1]

• ホットとは、電気接地または中性線に対する電位を持つ電気システムに接続された任意の線または中性線導体 (ワイヤなど) のことです。
• アースは、低インピーダンスのアースへの経路を持つ安全導体です。「アース線」または安全アースと呼ばれることもあります。アースは裸線か緑色の絶縁体で覆われています。^[1]
• 「ホットレッグ」のレッグとは、電気システム内の複数のホット導体の 1 つを指します。カナダと米国で最も一般的な住宅および小規模商業サービスである単相 240 Vのスプリットフェーズには、ニュートラルと 2 つのホットレッグがあり、互いに 240 V、ニュートラルにはそれぞれ 120 V です。最も一般的な 3 相システムには、互いに 208 V、ニュートラルにはそれぞれ 120 V の 3 つのホットレッグがあります。古いものですが、今でも広く使用されているハイレッグデルタシステムでは、モーター負荷に相間 240 ボルト、センタータップ付き変圧器を使用して照明負荷に 120 ボルトの 3 相を使用します。2 つの相はニュートラルに対して 120 ボルトです。システムの 3 番目の相である「ハイレッグ」(「ワイルドレッグ」とも呼ばれます) は、ニュートラルに対して 208 V で、通常は単相接続には使用されないため、はっきりとした色で表示されます。大規模な商業施設では、277/480 V または 347/600 V の三相が一般的です。^{[引用が必要]}
• NECでは、コンセントは「配線システム内で電流が利用機器に供給されるポイント」と定義されています。^[1]この定義には、コンセント、照明、モーターなどが含まれます。通常のスイッチは電気を制御しますが、消費しないため、この意味でのコンセントとは定義されません。

米国電気工事規程（NEC）は、多くの州や自治体で許容される最低限の配線方法と材料を規定しています。^[2]これは全米防火協会（NFPA）が後援しており、1897年以来定期的に改訂されています。地方自治体は通常、NECまたは他の公開された規程を採用し、その後、地方の規程が公開された規程とどのように異なるかを説明する文書を配布します。政府は著作権上の理由からNEC自体を配布することはできませんが、法律として採用された部分は著作権の対象ではありません。

NEC の目的は、電気の使用から生じる危険から人や財産を保護することです。NEC は、特定の管轄区域の電気コードそのものではありません。むしろ、地方議会議員 (市議会議員、州議会議員など) が地方の電気コードを制定する際にガイドとして使用する傾向がある、影響力のある標準規格です。NFPA では、全米電気コードから引用した抜粋には、抜粋が NFPA の完全かつ権威ある立場を示すものではないこと、および最終的な参考資料として元の NEC 文書を参照する必要があることを示す免責事項を記載する必要があると規定しています。

新規建設、増築、または大規模な変更は、その管轄区域の関連コードに従う必要がありますが、これは必ずしも NEC の最新バージョンである必要はありません。各管轄区域の規制では、既存の設備への変更が非常に大きく、現在の電気コードに準拠するように再構築する必要がある場合が示されます。一般的に、既存の設備は新しいコードを満たすために変更する必要はありません。

その他のコード要件は、米国では管轄区域によって異なります。多くの地域では、たとえば住宅所有者は、所有者が居住する建物の家庭用配線を行うことができます。 ^[3]これは、住宅全体の配線である場合もあります。いくつかの都市^{[4]では、より厳格な規則があり、電気設備は}資格のある電気技師によって行われる必要があります。作業は、地元の電力会社から配線に電力を供給する許可を得る前に、いくつかの段階で指定機関によって検査されます。検査官は、州または市の職員、または電力供給会社の職員である場合があります。

カナダの電気配線については、カナダ電気規格が米国の規格と非常によく似ており、1927 年から カナダ規格協会によって発行されています。

メキシコの電気配線規格は米国の NEC の規格に準拠しています。^{[引用が必要]}

住宅配線については、NEC で規定されている基本的なルールは次のとおりです。

• 中性（接地）導体用の端子は一般に白色で、レセプタクル、プラグ、コネクタ用の端子は特に白色であることが求められている [NEC 200.9、NEC 200.10 (B)]。端子自体が見えない場合は、端子につながる穴に「白」という単語または「W」の文字が記されている必要がある。エジソン口金のランプソケット（NEC ではスクリューシェルデバイスと呼ばれる）は、中性導体を外側のスクリューシェルに取り付ける必要がある [NEC 200.10(C)]。^[5]実際には、中性端子は銀色、ライン端子と負荷端子は真鍮または（まれに）黒色に塗装され、接地ネジは通常緑色である。^[要出典]電気技師がどの電線がどの端子につながるかを覚えるためによく使う記憶法は、「白はライト、黒は真鍮、緑は緑」である。^[6]
• 回路内の相線は、緑、灰色、白以外の色（単色またはストライプ）にすることができます。一般的な色は、黒、赤、青、茶、黄、オレンジ（ハイレッグデルタ）の絶縁線ですが、他の色の場合もあります。スイッチまで通って戻ってくるケーブル（トラベラーと呼ばれる）など、特定の例外が適用されます。この場合、白線はそのスイッチに給電するホット線になります。もう 1 つは、中性線を必要としない 250 VAC 機器のコンセントに給電するケーブルで、白線がホットです。どちらの場合も、白線がホットであることを示す必要があり、通常はジャンクション ボックス内に黒いテープが貼られています。
• 中性線は、灰色または白色の絶縁線で識別され、縞模様やマークが付いている場合もあります。
• ランプコードワイヤの場合、リブ付きワイヤがニュートラルで、滑らかなワイヤがホットです。NEC 2008 400.22(f) では、ランプコードの表面に隆起、溝、または白い縞模様で表面マーキングすることが許可されています。透明コードの場合、ホットワイヤは銅色で、ニュートラルは銀色です。
• 回路の接地線は、緑色または黄色の縞模様の緑色の裸線または識別された絶縁線です。建物内のすべての金属システムは、水道、天然ガス、HVAC 配管など、建物の接地システムに接続する必要があります。
• 太いワイヤーは通常、黒色のみで提供されます。これらの黒いワイヤーは、適切なペイントまたはテープを使用して適切に再識別できます。
• デバイスまたは器具の一部であるリード線を除く回路内のすべての配線は、必要なゲージ以上のものでなければなりません。これらの回路の最大電圧に対してすべて絶縁されている限り、同じレースウェイで異なるサイズのワイヤを使用できます。
• この規格では、回路負荷と最大電流容量を計算するための規則が規定されています。
• 漏電遮断器(GFCI) 保護は、湿気のある場所や、故障電流が地面に流れやすい場所にあるコンセントに必要です。これには、キッチンカウンターの表面、地面レベル以下の床下、地下室、ガレージおよび付属建物、浴室、洗濯エリア、シンクの浴槽またはシャワー室の外縁から 6 フィート以内、および屋外にサービスを提供するすべてのコンセントが含まれます。以前は、無人切断により食品が腐敗する可能性があるため冷蔵庫、および生ごみ処理機には例外がありました。代わりに、地下室や湿気のある場所にある冷蔵庫やその他の半永久的な機器には、1 つのコンセントの非 GFCI 専用コンセントが一般的に使用されていました。2020 NEC の時点でこの例外は存在しなくなり、これらのデバイスには、必要な場合は GFCI 保護が必要です。接地導体のない 2 線式コンセントは、GFCI またはコンセントの上流の GFCI で保護できますが、「機器接地なし」および「GFCI 保護」というラベルを付ける必要があります。ほとんどの GFCI レセプタクルは接続を許可し、下流に接続されたレセプタクルに対して GFCI 保護を提供します。この方法で保護されたレセプタクル、または GFCI 回路ブレーカーで保護されたレセプタクルには、「GFCI 保護」というラベルが貼られています。(北米以外では、これらは「残留電流装置」または RCD と呼ばれます。)
• アーク故障回路遮断器(AFCI) 保護は、浴室を除く住宅のほぼすべての仕上げエリアを保護するために必要です。このデバイスは回路ブレーカーまたは回路の最初のコンセントになる可能性があり、分岐回路配線、コード、プラグ内の危険な電気アークを検出するように設計されています。AFCI デバイスは、火災を引き起こす可能性のある危険なアークを検出するとすぐにトリップしますが、モーターなどのデバイスの通常の動作の一環として発生する無害なアークではトリップしないように設計されています。
• ほとんどの回路では、金属部品が、プラグの 3 番目の丸い突起、および金属ボックスと機器のシャーシに接続された接地線で相互接続されています。
• 炉、電気温水器、ヒートポンプ、セントラル空調装置、電気乾燥機、電気ストーブまたはコンロ、ビルトイン電子レンジは、専用回路に接続する必要があります。
• この規格では、ボックス内の配線と配線機器の数に応じて電気ボックスのサイズを決定する規則が規定されています。

上記は簡単な概要に過ぎず、実際の国家電気工事規程の代わりとして使用してはなりません。

電気配線の慣行は、19世紀後半から20世紀初頭にかけて、多くの国で並行して発展しました。^[7]その結果、国や地域によってさまざまなバリエーションが生まれ、現在も有効になっています。（「英国電気工事規程」、「電気配線」、「英国における電気配線」を参照）。配線システムの安全性は、配線規程だけでなく、配線装置、材料、機器の技術基準にも左右されるため、技術的な理由で一部が維持されています。

配電回路の接地は、米国の配線システムと他の地域の配線システムとでは、実際のところ顕著な違いがあります。1960 年代初頭以来、新築の配線では、通常は電流を流さない電気設備のすべての部分を結合 (電気的に接続) するために、別の接地導体が必要とされています。金属製のケースを備えたポータブル機器にも、配電システムに接続するフレキシブル ケーブルとプラグに結合導体があります。回路の戻り導体 (ニュートラル) も、サービス入口パネルでのみ接地に接続されます。世界の他の地域の規制とは異なり、ニュートラルから接地へのその他の接続は許可されていません。

北米のシステムでは、照明や電源コンセントの回路は、通常、各分岐回路を保護するためのブレーカーを備えた配電盤から放射状に伸びています。^[8]分岐回路の最小定格は 15 アンペアで、汎用コンセントと照明に使用されます。汎用コンセントと照明には、20 アンペアの回路が使用されることがよくあります。住宅建築では、より高い定格の分岐回路は通常、固定調理器具、電気衣類乾燥機、エアコンなど、1 つの機器専用です。照明と汎用コンセントは 120 ボルトの AC で、大型の機器には240 ボルトの3 線式単相回路が供給されます。

商業建築では、三相回路がよく使用されます。建物内の一般的な三相構成は、208V/120 Yye、120/240 センタータップデルタ、および 480V/277V Yye です。照明は通常、277 V または 120 V で給電されます。

メキシコなどの国では、NFPA 規格を自国の電気規格として採用し、米国の管轄区域と同様の地方改正を行う場合があります。カナダ電気規格は、NFPA 規格とは独立して開発されていますが、範囲と目的は米国 NEC に似ており、技術要件の詳細にわずかな違いがあるだけです。CEC 規格と NEC 規格の調和は、2 国間の 自由貿易を促進することを目的としています。

現代の北米の住宅や小規模商業施設のほとんどの回路は、非金属被覆 (NM) ケーブル指定タイプで配線されています。^[9] このタイプのケーブルは、特定のサイズに対して最も安価で、乾燥した屋内用途に適しています。 NM XX - Yの指定は、それぞれ被覆のタイプ (この場合は非金属)、主導体のサイズ、および回路導体の総数 (接地導体を除く) を示します。 たとえば、NM 14-2 ケーブルには、14 ゲージの 3 つの導体 (2 つと接地導体 1 つ) が含まれています。これは、通常、15 アンペアで保護される回路に使用されるサイズです。 より大きな電流の回路 (電気炉、温水器、エアコン、または追加の回路パネルへのサブメインなど) には、より大きな導体が使用されます。 米国の管轄区域のすべてで非金属被覆ケーブルの使用が許可されているわけではありません。 NEC は、大規模な耐火構造または高層構造物での NM ケーブルの使用を許可していません。^[10]

NM 型ケーブルでは、導体の絶縁体は識別のために色分けされており、通常は 1 本の黒、1 本の白、および裸の接地導体である。米国電気工事規程(NEC) では、黒の導体はアースにかなりの電圧がかかるホット導体、白の導体は接地電位に近い識別済みまたは中性導体、 ^[11]裸/緑の導体は回路電流を流すために通常は使用されない安全接地導体を表すと規定されている。ワイヤの色は変更できるため、これらの規則は一般に適用されない。^[12]中性導体を必要としない 240 ボルトのアプリケーションでは、白のワイヤを 2 番目のホット導体として使用できるが、テープまたは他の方法で色を変更しなければならない。^{[引用が必要]} 4 線式のフレキシブル機器接続コードでは、4 番目の色は赤である。古いヨーロッパの慣習とは異なり、フレキシブルコードの色分けは固定配線の場合と同じである。^{[引用が必要]}

商業および工業では、非密閉型 NM ケーブルは、特定のエリアまたは完全に禁止されることがよくあります (建物の用途と地方/州の建築基準によって異なります)。したがって、商業電気工事業者が非密閉型NMケーブルを使用することはほとんどありません。ほとんどの配線は、コストと耐久性の理由から、通常は EMT などの非フレキシブル コンジットに入れられます。特定のエリアではリジッドが必要な場合があり、さらに、火災や爆発の危険があるエリア (ガソリン スタンド、化学工場、穀物サイロなど) では、蒸気ロック フィッティングが必要な場合があります。PVCは、配線が地下に敷設されている場合やコンクリートを流し込む場合に使用できます。ダクト バンクは通常、コンクリートで覆われた複数の PVC コンジットでできています。FMCまたはフレックスは、 EMT またはその他の非フレキシブル コンジットが実用的でない場合、または照明やその他のデバイスへの「ホイップ」と呼ばれる短い配線に使用されます。電源回路の場合、色分けには住宅建設と同じ色が使用され、3 相システムに使用される追加のワイヤが追加されます。 120/208 V 回路では、黒、赤、青は活線に使用され、白は中性線として使用されます。277/480 V 回路では、茶、オレンジ、黄色は活線に使用され、灰色は中性線として使用されます。接地には、電圧に関係なく、緑 (または裸線) が使用されます。

米国では建物の配線に、波形金属外装ケーブル、無機絶縁ケーブル、その他の種類の電力ケーブル、およびさまざまなタイプの電気コンジットなど、いくつかの他のタイプの配線システムが使用されています。産業用途では、ケーブルをケーブルトレイに敷設する場合があります。ケーブルタイプTCは、特にトレイシステムでの使用を目的としています。湿気や腐食性のある場所^[13]、および爆発の危険がある場所には、特別な配線規則が適用されます。^[14]米国で使用する配線材料は、通常、NEMAおよびUnderwriters Laboratories (UL)が定める製品規格に従って製造およびテストされ、ULが定めるような承認マークが付いていなければなりません。

承認されている配線タイプは管轄区域によって異なります。NEC で承認されている配線方法のすべてが米国のすべての地域で受け入れられるわけではありません。

商業用途などで導管に配線する場合は、事前に組み立てられたケーブルではなく、個々のワイヤを引くのが一般的です。

電線は、さまざまな導体サイズ、撚線、材質（銅またはアルミニウム）で製造されていますが、^[15]「電線タイプ」という用語は通常、電線が使用される環境を決定する絶縁体を指します。

北米の配線慣行における電線の種類は、Underwriters Laboratories、Canadian Standards Association、American Society for Testing and Materials、National Electrical Manufacturers Association、およびInsulated Cable Engineers Associationによって発行された規格によって定義されています。

絶縁体の重要な特性の1つは、導体の最高温度であり、これは電線の通電容量に影響します。これは、周囲温度と環境の熱吸収能力と相まって、電線で許容される銅損の量、つまり負荷電流に対する電線の大きさを決定します。^[16]

北米全域の交流配電システムで最も一般的に使用されている絶縁タイプはTHHN（「熱可塑性高耐熱ナイロンコーティング」^[17]）です。これは、耐摩耗性のためにナイロンジャケットを備えたPVC絶縁体（他の熱可塑性プラスチックも使用できますが、めったに使用されません）の仕様です。THHNは、乾燥した環境や湿気の多い環境、および導体温度が90°C（194°F）までの環境に適しています。^[18]

2番目に人気のあるタイプはTHWN（「熱可塑性耐熱・耐水性ナイロンコーティング」^[19]）です。これは前述のものと似ていますが、乾燥または湿潤環境と導体温度が最大75°C（167°F）まで定格されており、^[18]水が溜まる可能性のある地下導管でよく使用されます。

THWN ワイヤの多くは実際にはデュアル定格であり、THHN 仕様も満たしているため、最大 75°C の湿った環境または最大 90°C の乾燥した環境で使用できます。

拡張仕様のTHWN-2は、湿気の多い場所での使用と導体温度が同時に90℃まで上昇することを可能にします。^[18]

このような電線の使用には、ここでは言及されていない追加の制限があります（例えば、THHNもTHWNも日光にさらしたり、地中に直接埋めたりすることはできません^[20]）。詳細についてはNECを参照してください。

XHHW-2（「X LPE 高耐熱・耐水性」^{[21] ）は、}熱硬化性プラスチック絶縁体を使用した、あまり一般的ではない絶縁体タイプです。THWN-2（オリジナルのXHHWはTHHN/THWNデュアル定格絶縁体と同等）と同じ湿度および温度仕様を備えていますが、^[18]熱硬化性プラスチックであるため、温度の影響を受けにくく、高温でも硬く、低温でも大幅に柔軟です。このため、屋外配線用途で人気があります。^[22]絶縁体の 低誘電率は、可変周波数ドライブの出力など、高周波ACが電線上に存在する場合にも有利です。

• アメリカのワイヤーゲージ
• イギリスの電気配線
• ツイストオンワイヤコネクタ

• ワイヤーおよびケーブル技術情報ハンドブック
• NFPA.org の NEC
• NECカラーコードの概要