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第二種電気工事士の過去問 令和3年度上期 午後 一般問題 問7

問題

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図のような単相3線式回路において、消費電力100W、200Wの2つの負荷はともに抵抗負荷である。図中の×印点で断線した場合、a-b間の電圧[V]は。
ただし、断線によって負荷の抵抗値は変化しないものとする。
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67
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100
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133
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150
( 第二種 電気工事士試験 令和3年度上期 午後 一般問題 問7 )

この過去問の解説 (3件)

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正解は3です。

この問題は出題科目「電気の基礎理論」からの出題です。

この問題では下記の知識を求められています。

<必要知識>

◯単相3線式配電方式を理解している。

この知識は電気工事の際に常に念頭に置くべき知識です。

この必要知識に伴う計算式は下記です。

<必要計算式>

・抵抗負荷の電圧= 電流 × 抵抗負荷の抵抗値

それでは上記の必要知識及び計算式を使って問題を解いていきます。

中性線が断線されると回路は直列回路になり、2つの抵抗負荷に其々かかっていた電圧100[V]が、抵抗負荷が持つ抵抗値に従った電圧に変わります。

抵抗負荷100[W]の電圧=総電流 × 100[Ω]

抵抗負荷200[W]の電圧=総電流 × 50[Ω]

問題で問われているaーb間の電圧は、抵抗負荷100[W]の電圧になるので、

まず総電流を求めます。回路は中性線が断線し直列回路になったため、

直列回路の総抵抗は、

100[Ω]+50[Ω]=150[Ω]

電源電圧は200[V]なので総電流は、

200[V]/150[Ω]=1.33333…[A]

無理数のため、小終点第二位を四捨五入して1.33[A]にします。

この総電流値を抵抗負荷100[W]の電圧の式に当てはめると、

1.33[A]×100[Ω]=133[V]

正解は3になります。

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1:×

2:×

3:○

4:×

単相3線式回路において中性線が断線した場合、2つの抵抗が直接接続された回路となります。

そのため、合成抵抗値は100+50=150Ωです。

回路全体に流れる電流Iは

I=E/R=200/150=1.3333…[A]

a-b間の電圧は、以下の式で求められます。

E=IR=1.333…×100

=133.333…

≒133[V]

よって、3が正解となります。

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正解は、 3 です。

単相3線式による、中性線断線に関する問題です。中性線が断線してしまうと

各負荷にどのような電圧がかかってしまうのかみていきましょう。

以下の手順で解答していきます。

①抵抗負荷と電源電圧からこの回路に流れる電流値を求めます。

直列回路になりますのでこの回路の合成抵抗値は、50Ω+100Ω=150Ω

となります。

中性線が断線する事により、負荷には200Vがかかってしまう事になります。

この回路に流れる電流値は、オームの法則により200V÷150Ω=約1.33A

よって、約1.33A流れます。

②a-b間の電圧を求めます。

オームの法則により、回路に流れる電流値×a-b間抵抗値で求めます。

代入すると、1.33A×100Ω=133Vとなります。

よって、正解は、 3 になります。

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