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公開：2024-03-30

4線式とは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

4線式とは

4線式とは電気回路における二つの電源間で四本の導線を使用する配線方式のことを指します。この方式は電源と負荷の間に2本の導線を使用し、それぞれの導線が電源の正極と負極に接続されています。

4線式の主な特徴は電圧降下の影響を最小限に抑えられることです。電流が流れると、導線には必ず電圧降下が発生しますが、4線式では電圧検出用の導線を別に用意することで、負荷に供給される電圧を正確に測定・制御できます。

また、4線式は長距離の配線や大電流の供給が必要な場合に適しています。2本の導線で電流を供給し、残りの2本で電圧を検出するため、導線の抵抗による電圧降下の影響を受けにくくなります。

4線式を採用する機器としては精密な電圧制御が求められる計測機器や、大電流を必要とする産業用機器などが挙げられます。これらの機器では4線式による正確な電圧供給と制御が不可欠です。

4線式の配線には各導線の役割を正しく理解し、適切に接続することが重要です。導線の極性を間違えたり、接続を誤ったりすると、機器の誤動作や故障の原因となります。

4線式の配線方法と注意点

4線式の配線方法と注意点に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 4線式の基本的な配線方法
• 4線式配線における導線の選定基準
• 4線式配線時の誤接続防止策

4線式の基本的な配線方法

4線式の配線では電源側と負荷側にそれぞれ2本ずつの導線を接続します。電源側の2本は正極と負極に接続し、負荷側の2本は負荷の両端に接続します。

この際、電源側の導線と負荷側の導線はそれぞれ別の経路で配線するのが理想的です。同じ経路で配線すると、電圧降下の影響を受けやすくなるためです。

また、4線式の配線では導線の太さや材質にも注意が必要です。太い導線を使用することで、電圧降下を抑えられます。導線の材質は銅線が一般的に使用されています。

4線式配線における導線の選定基準

4線式配線では導線の選定が重要なポイントとなります。導線の太さは流れる電流の大きさに応じて決定する必要があります。一般的には電流容量の1.5倍程度の太さの導線を選定します。

また、導線の材質も重要な選定基準です。銅線が最も一般的ですが、アルミ線や銅クラッド線などの選択肢もあります。それぞれの材質には長所と短所があるため、用途に応じて適切な材質を選ぶ必要があります。

さらに、導線の絶縁性能も考慮する必要があります。高電圧や過酷な環境下での使用を想定する場合は絶縁性能の高い導線を選ぶことが重要です。

4線式配線時の誤接続防止策

4線式配線では導線の誤接続が機器の誤動作や故障の原因となります。誤接続を防ぐためには導線の色分けや極性表示を明確にすることが効果的です。

一般的には正極側の導線を赤、負極側の導線を黒や青で色分けします。また、端子やコネクタに極性表示を付けることで、誤接続のリスクを低減できます。

加えて、配線作業者への教育も重要です。4線式の配線方法や注意点を十分に理解した上で、慎重に作業を行うことが求められます。

4線式の応用例

4線式の応用例に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 4線式を用いた計測機器
• 4線式による大電流供給システム
• 4線式を応用した電圧制御手法

4線式を用いた計測機器

4線式は精密な電圧測定が求められる計測機器に広く使用されています。代表的な例としてはデジタルマルチメータや高精度の電圧計などが挙げられます。

これらの機器では被測定物の電圧を正確に測定するために、4線式による電圧検出が行われます。これにより、導線の抵抗による電圧降下の影響を排除し、高い測定精度を実現しています。

また、4線式を用いたセンサーも存在します。例えば、温度測定用の白金測温抵抗体では4線式による抵抗値の測定が行われます。

4線式による大電流供給システム

4線式は大電流を供給する必要がある産業用機器にも適用されています。例えば、電気炉や電解装置などでは大電流を安定して供給することが求められます。

このような用途では4線式による電圧制御が行われます。電源側の2本の導線で大電流を供給し、負荷側の2本の導線で電圧を検出することで、負荷に安定した電圧を供給できます。

また、4線式を用いることで、導線の抵抗による電力損失を最小限に抑えられます。これにより、エネルギー効率の高い大電流供給システムを実現できます。

4線式を応用した電圧制御手法

4線式の原理を応用した電圧制御手法も存在します。その一つが、リモートセンシング方式です。これは負荷の近くに電圧検出用の導線を配置し、負荷に供給される電圧を直接測定・制御する方式です。

リモートセンシング方式では負荷の端子電圧を直接フィードバックすることで、導線の電圧降下の影響を排除できます。これにより、負荷に安定した電圧を供給できます。

また、4線式を応用した定電流制御手法も存在します。これは電流検出用の抵抗を配線に挿入し、その両端の電圧から電流値を算出する方式です。

4線式の利点と欠点

4線式の利点と欠点に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 4線式の主な利点
• 4線式の欠点と注意点
• 4線式と2線式の比較

4線式の主な利点

4線式の最大の利点は電圧降下の影響を最小限に抑えられることです。電流供給用の導線と電圧検出用の導線を分離することで、導線の抵抗による電圧降下が負荷に与える影響を排除できます。

また、4線式は長距離配線や大電流供給に適しています。導線の抵抗による電圧降下の影響を受けにくいため、遠隔地への電力供給や、大電力機器の駆動に活用できます。

さらに、4線式は高精度な電圧制御が可能です。負荷の端子電圧を直接測定し、フィードバック制御を行うことで、負荷に安定した電圧を供給できます。

4線式の欠点と注意点

4線式の主な欠点は配線コストが高くなることです。2線式と比べて、使用する導線の本数が2倍になるため、配線材料のコストが増加します。

また、4線式は配線作業が複雑になる傾向があります。4本の導線を正しく接続する必要があるため、配線ミスのリスクが高くなります。

さらに、4線式は導線の断線や接触不良の影響を受けやすいという欠点もあります。電圧検出用の導線に問題が発生すると、正確な電圧制御ができなくなります。

4線式と2線式の比較

4線式と2線式はそれぞれ長所と短所を持っています。2線式は配線が簡単で、コストが低いという利点がありますが、電圧降下の影響を受けやすいという欠点があります。

一方、4線式は電圧降下の影響を排除できる利点がありますが、配線コストが高くなるという欠点があります。また、4線式は配線作業が複雑になる傾向があります。

したがって、4線式と2線式のどちらを選択するかは用途や要求される性能によって異なります。高精度な電圧制御が必要な場合や、長距離配線が必要な場合は4線式が適しています。一方、コストを重視する場合や、配線作業を簡単にしたい場合は2線式が適しているでしょう。

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