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- 需要率・負荷率・不等率の、分母と分子がいつもごちゃごちゃになる
- 不等率だけ、なぜ割り算の向きが逆なのかがわからない
- 変圧器容量の計算で、どこで割ってどこで掛けるのか迷う
- 3つの指標が「何と何の比べっこ」なのか
- 不等率が必ず1以上になる理由
- 変圧器容量を決める計算の手順（途中式つき）
需要率・負荷率・不等率は、電気設備の大きさを決めるための3つのものさしです。名前が似ているので、はじめは混乱して当然です。この記事では、それぞれが「何と何を比べているのか」を一つずつ整理し、最後に変圧器容量を決める計算までつなげます。
需要率は「設備容量のうち、実際に同時に使った最大の電力の割合」、負荷率は「最大の電力に対する平均の電力の割合」、不等率は「それぞれの最大電力の合計を、全体をまとめたときの最大電力で割った値」です。需要率と負荷率は100%以下、不等率は1以上になります。変圧器容量は、設備容量×需要率の合計を不等率で割り、さらに力率で割って[kVA]で求めます。
そもそも3つの指標は何のためにある？
3つの指標は、「つないである機械を、全部いっぺんに最大で使うことはない」という事実を数字にしたものです。この事実を使わないと、変圧器や電線を必要以上に大きくしてしまいます。
たとえば、工場にモーターや照明などの設備が合計500kWぶん並んでいるとします。でも、すべての機械が同じ瞬間にフル稼働することは、まずありません。実際に同時に使う電力の最大は、300kWほどにとどまります。
100席あるレストランを思い浮かべてください。満席になる日はめったになく、いちばん混む昼どきでも60席ほどしか埋まりません。それなのに、毎日100人分の料理を仕込んだら、材料が無駄になります。電気設備も同じで、「並んでいる設備の合計」ではなく「実際にどこまで使うか」で大きさを決めます。
そのために使うのが、次の3つのものさしです。
| 指標 | ひとことで言うと |
|---|---|
| 需要率 | 並んでいる設備のうち、最大でどれだけ使ったか |
| 負荷率 | いちばん使ったときに比べて、ふだんはどれだけ使っているか |
| 不等率 | それぞれのピークが、どれだけ時間的にずれているか |
つまり、3つとも「設備を必要な分だけの大きさにする」ための数字です。
需要率とは？設備のうち「最大でどれだけ使ったか」
需要率は、設備容量（つないである機械の定格の合計）に対して、最大需要電力（実際に同時に使った電力のいちばん大きい値）がどれくらいかを表す割合です。
需要率[%] ＝ 最大需要電力 ÷ 設備容量 × 100
数字を入れてみる
設備容量が500kWの工場で、最大需要電力が300kWだったとします。
分子に最大需要電力、分母に設備容量を置きます。300kW ÷ 500kW
割り算をします。300 ÷ 500 ＝ 0.6
100を掛けて%にします。0.6 × 100 ＝ 60%
需要率は60%です。並んでいる設備の6割までしか、同時には使っていないということです。
設備を全部同時に最大で使うことはないので、需要率はふつう100%以下になります。逆に言えば、需要率がわかれば「設備容量×需要率」で最大需要電力を見積もれます。設計ではこの使い方がいちばん大切です。
負荷率とは？「ピークに比べて、ふだんどれだけ使っているか」
負荷率は、ある期間の平均需要電力（ならした電力）が、同じ期間の最大需要電力に対してどれくらいかを表す割合です。期間を1日にすれば日負荷率、1か月なら月負荷率、1年なら年負荷率と呼びます。
負荷率[%] ＝ 平均需要電力 ÷ 最大需要電力 × 100
平均需要電力は「電力量÷時間」で出す
ここでつまずきやすいのが、平均需要電力の出し方です。電力計で記録されるのは、電力量（使った電気の総量。単位はkWh）です。これを時間で割ると、平均の電力（kW）になります。
先ほどの工場で、1日の使用電力量が4,800kWh、最大需要電力が300kWだったとします。
1日は24時間なので、電力量を24で割って平均需要電力を出します。4,800kWh ÷ 24h ＝ 200kW
平均需要電力を最大需要電力で割ります。200kW ÷ 300kW ＝ 0.667
100を掛けて%にします。0.667 × 100 ＝ 約66.7%
kWとkWh、電力と電力量の違いを速さと距離で整理できます
レストランの昼のピークが60席、1日をならした平均が40席なら、負荷率は約67%です。負荷率が高いほど、一日中まんべんなく席が埋まっていて、店（設備）を無駄なく使えている、ということです。
平均は最大を超えないので、負荷率も100%以下です。負荷率が高いほど、設備を遊ばせずに使えていると言えます。
不等率とは？なぜ必ず1以上になるのか
不等率は、いくつかの負荷（電気を使う設備や需要家）について、それぞれの最大需要電力を足したものを、全体をまとめたときの最大需要電力（合成最大需要電力）で割った値です。単位はなく、%でもありません。
不等率 ＝ 各負荷の最大需要電力の合計 ÷ 合成最大需要電力
ピークの時刻がずれるから、合計より小さくなる
事務所棟と工場棟の2つがある敷地を考えます。事務所棟のピークは朝10時で200kW、工場棟のピークは昼過ぎの14時で150kWでした。2つをまとめて1台の変圧器から送ると、敷地全体のピークは300kWでした。
それぞれの最大需要電力を足します。200kW ＋ 150kW ＝ 350kW
合成最大需要電力で割ります。350kW ÷ 300kW ＝ 1.166…
不等率は約1.17です。
事務所棟が200kWを使っている10時に、工場棟はまだ100kWしか使っていない、といったことが起きます。ピークが同じ時刻に重ならないので、全体のピークは単純な合計（350kW）より小さくなります。だから、合計を全体のピークで割った不等率は、必ず1以上になります。
家族4人がそれぞれ10分ずつお風呂に入るとき、全員が同時に入ることはありません。浴槽を4人分の大きさにしなくてよいのは、入る時間がずれているからです。不等率は、この「ずれ」の大きさを表す数字です。
全部のピークがぴったり同じ時刻なら、不等率はちょうど1です。ピークがばらけるほど大きくなります。不等率が大きいほど、まとめて1台の変圧器から送ったときに、容量を小さくできます。
需要率・負荷率・不等率の関係を1枚で整理
3つの指標は、ばらばらの知識ではなく、ひとつながりの流れの中で使います。設備容量から出発して、最大需要電力、合成最大需要電力、平均需要電力へと順に進みます。
| 指標 | 分子 | 分母 | 値の範囲 | 大きいと |
|---|---|---|---|---|
| 需要率 | 最大需要電力 | 設備容量 | 100%以下 | 設備を同時によく使う |
| 負荷率 | 平均需要電力 | 最大需要電力 | 100%以下 | 設備を遊ばせずに使える |
| 不等率 | 各負荷の最大需要電力の合計 | 合成最大需要電力 | 1以上（単位なし） | ピークがよくずれている |
流れで覚える
設備容量 × 需要率 ＝ それぞれの最大需要電力
それぞれの最大需要電力の合計 ÷ 不等率 ＝ 合成最大需要電力
合成最大需要電力 × 負荷率 ＝ 平均需要電力（さらに時間を掛けると電力量）
需要率と負荷率は「掛けて小さくする」、不等率は「割って小さくする」と覚えると、計算の向きを間違えにくくなります。どれも、実際に必要な大きさへ近づけるための操作です。
変圧器容量を計算してみる（途中式つき）
変圧器容量は、合成最大需要電力を力率で割って、kVA（キロボルトアンペア）で求めます。変圧器は、つながる機械の力率がわからないので、kWではなくkVA（皮相電力）で大きさが決められているからです。
例題：3つの需要家に1台の変圧器で送る
| 需要家 | 設備容量 | 需要率 |
|---|---|---|
| A | 200kW | 60% |
| B | 150kW | 70% |
| C | 100kW | 50% |
3つの間の不等率は1.2、全体の力率は0.85とします。必要な変圧器容量を求めます。
それぞれの最大需要電力を出します（設備容量×需要率）。
A：200kW × 0.6 ＝ 120kW
B：150kW × 0.7 ＝ 105kW
C：100kW × 0.5 ＝ 50kW
足し合わせます。120 ＋ 105 ＋ 50 ＝ 275kW
不等率で割って、合成最大需要電力を出します。275kW ÷ 1.2 ＝ 約229.2kW
力率で割って、kVAに直します。229.2kW ÷ 0.85 ＝ 約269.6kVA
計算値を上回る標準の容量を選びます。この例では300kVAです。
kWをkVAに直すときに使う、力率の意味がわかります
設備容量の合計450kWを、そのまま力率で割ると約529kVAになり、本来の約2倍の変圧器を選んでしまいます。需要率と不等率を入れ忘れないことが、この計算のいちばんのポイントです。変圧器の標準容量はメーカーや種類で異なるので、実際の選定では資料で確認してください。
負荷率から1日の電力量も出せる
同じ例で、全体の日負荷率が55%だとします。1日の使用電力量は、次のように求めます。
合成最大需要電力に負荷率を掛けて、平均需要電力を出します。229.2kW × 0.55 ＝ 約126.0kW
24時間を掛けて電力量にします。126.0kW × 24h ＝ 約3,025kWh
つまり、設備容量、需要率、不等率、力率、負荷率がそろえば、変圧器の大きさから1日の電力量まで、一本の流れで求められます。
実務ではどこで使う？
3つの指標は、試験のためだけのものではありません。工場やビルの電気設備を計画するとき、実際にこの順番で考えます。
| 場面 | 使う指標 | 考えること |
|---|---|---|
| 受電設備・変圧器の容量を決める | 需要率・不等率 | 大きすぎると無駄、小さすぎると過負荷になる |
| 設備を増やすとき | 需要率 | 新しい機械の分で、最大需要電力がどれだけ増えるか |
| 複数の建物・系統をまとめるとき | 不等率 | 別々に変圧器を置くより、まとめたほうが小さくできるか |
| 設備をうまく使えているか見る | 負荷率 | ピークを下げて平均に近づけられないか（作業時間をずらすなど） |
たとえば、電気を多く使う作業の時間帯を分けると、ピークが下がって負荷率が上がり、同じ変圧器でより多くの設備をまかなえるようになります。
変圧器を増やすときに必要な、並行運転の条件がわかります
実際の設計では、将来の設備の増加や、モーターの始動電流なども考えて余裕を持たせます。計算で出した値は「最低限必要な大きさ」で、そこに余裕を足して最終的な容量を決めます。
よくある間違い・つまずきポイント
計算問題で点を落とすのは、ほとんどが次の5つです。解き終わったら、この順に見直してください。
1. 不等率を掛けてしまう
不等率は1以上なので、掛けると合成最大需要電力が合計より大きくなってしまいます。「まとめると小さくなる」ので、不等率は割ります。答えが合計より大きくなったら、向きを間違えています。
2. 力率で割り忘れる
変圧器の容量はkVAです。kWのまま答えると、力率0.85なら約15%小さい変圧器を選ぶことになり、過負荷になります。単位を見て、kWとkVAのどちらを聞かれているか確かめます。
3. 負荷率の分母を設備容量にする
負荷率の分母は最大需要電力です。設備容量を分母にするのは需要率です。「負荷率は平均と最大の比べっこ」と覚えておくと混ざりません。
4. 変圧器効率の「負荷率」と混同する
変圧器の効率の計算では、「定格の何割の出力で使っているか」を負荷率と呼ぶことがあります。この記事の負荷率（平均÷最大）とは別の意味です。問題文で、何を何で割った値なのかを必ず確かめます。
5. 平均電力を出すとき、時間で割り忘れる
電力量（kWh）をそのまま平均電力（kW）として使うと、1日なら24倍も大きな値になります。電力量は時間で割ってから、負荷率の式に入れます。
よくある質問
まとめ：3つのものさしで、設備を必要な大きさにする
- 需要率 ＝ 最大需要電力 ÷ 設備容量。設備のうち、最大でどれだけ使ったか（100%以下）
- 負荷率 ＝ 平均需要電力 ÷ 最大需要電力。ピークに比べて、ふだんどれだけ使っているか（100%以下）
- 不等率 ＝ 各最大の合計 ÷ 合成最大。ピークのずれの大きさ（1以上）
- 変圧器容量 ≧ Σ（設備容量×需要率）÷ 不等率 ÷ 力率 [kVA]
- 需要率と負荷率は掛ける、不等率は割る、最後に力率で割る
まずは例題の5ステップを、自分の手で一度計算してみてください。数字を変えても同じ流れで解けることがわかれば、試験でも実務でも迷わなくなります。
需要率・負荷率・不等率を試験の得点につなげるなら、電力科目の教科書で前後の単元とあわせて押さえておくと安心です。TAC出版『みんなが欲しかった！』シリーズの、電験三種「電力」の教科書と問題集が1冊になった本です。
ポチップ
電験三種の試験でどう問われるかは、過去問で確かめるのがいちばんの近道です。電験三種の過去10年分の試験問題をまとめた過去問題集です（2026年度版）。
ポチップ
メーカーで回路設計と生産技術（品質改善）に携わってきた経験をもとに執筆しています。むずかしい専門用語をできるだけ使わず、はじめて学ぶ人がつまずかないように、図とたとえで説明することを大切にしています。
「どこから手をつければいいかわからない」「計算問題で手が止まる」と感じたら、講義と問題演習がセットになった通信講座を使う方法もあります。アガルートアカデミーには電験三種の講座があります。料金や内容は公式サイトで確かめてください。
次に読むべき記事
ここまでで、需要率・負荷率・不等率を使って変圧器の大きさを決める流れがわかりました。次は、その変圧器から先の配電線で、電圧や電力の損失がどうなるかを見ていきましょう。
テーマ別に、もっと深く学ぶ
気になるところから読んでも大丈夫です。どの記事も、はじめて学ぶ人向けにやさしく書いています。
