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第一種電気工事士の過去問 令和3年度(2021年) 午前 一般問題 問8

問題

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図のように取り付け角度が30°となるように支線を施設する場合、支線の許容張力をTs=24.8kNとし、支線の安全率を2とすると、電線の水平張力Tの最大値[kN]は。
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24.8
( 第一種 電気工事士試験 令和3年度(2021年) 午前 一般問題 問8 )
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この過去問の解説 (4件)

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正解は2です。

支線で引っ張っている力Tsが水平方向に引っ張っている力Tshを計算します。

sinθ=Tsh/S  → Tsh=Ts×sinθ

問題文より、Tsは24.8(Kn)、支線の角度sinθは30°とあるので・・・

sh=24.8×30° 

sinθは30°を三角関数で計算すつと・・・

30度の直角三角形の辺の比は1:2:√3(高さ:斜辺:底辺)となります。

sin30度は1/2(=0.5)となるので・・・

sh=24.8×0.5

=12.4

支線の安全率を2とするとあるので、支線で引っ張っる水平方向の力の1/2に水平張力Tを抑えます。

なので、 T=12.4/2 =6.2(Kn)が最大値となります。

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設問図のように支柱を立てて架線を敷設する場合、張力Tが支線の許容張力Tsを超えると支柱が倒れてしまうため、支線の許容張力Tsを考慮した張力を選定する必要があります。

設問より支線の許容張力Tsは24.8[kN]と与えられていますが、これはあくまでの支柱を支線が引っ張る方向に働く力のため、張力T方向にどれだけの許容張力があるか換算しなくてはなりません。

図より支線と電線には30[°]の角度があるため、三角比から電線方向の許容張力T'は次式で求められます。

T'=24.8×sin30°=12.4[kN] ・・・①(∵sin30°=1/2より)

上記よりこの電線は12.4[kN]の張力まで耐えられます。

ここで設問では安全率を2と設定していることから、本来の限界に安全率を考慮した値を選定する必要があります。

①式の値を2で除して、T=6.2[kN]と求められます。

よって選択肢2が答えとなります。

6

今回、支線と電線の取付高さは同じであるので

Tの反対側の力をFとすると

T=F・sinθ

F=T ⁄ sinθ

ここで、支線の角度が30°ですので、三角関数から

1:2:√3 の関係が使えそうです。

斜辺のTsが2の部分にあたりますので

F:1 = Ts : 2 の関係になります。

F=Ts ⁄ 2 

F=24.8 ⁄ 2

F=12.4 が導けます。

ここで、F=T ⁄ sinθ 

この時のsinθの値は三角関数より 1/2 となります。

F=T / (1 ⁄ 2)

F=2T

T=F ⁄ 2

T=12.4 ⁄ 2

T=6.2(Kn)

したがって、解答欄の 2 が正解となります。

3

答えは(2)「6.2[kN]」です。

電線の水平張力をT[kN]、

支線の許容張力をPs[kN]、

支線の取り付け角をθとすると、

T=Ps sinθとなります。

ここで、Ps=支線の引張荷重Ts/安全率f=24.8/2=12.4[kN]

となるので、電線の水平張力の最大値Tは、

T=Ps sinθ=12.4xsin30°=12.4x50=6.2[kN]となります。

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