第二種電気工事士の過去問
令和5年度上期 午後
一般問題 問6

単相2線式回路の電圧降下に関する問題です。電圧降下とは抵抗に電圧がかかると電流が発生し、消費電力が発生します。その時抵抗に発生する電圧を端子間電圧といい、電源電圧から端子間にかかる電圧を引いた状態を電圧降下と言います。

今回の問題図a−a´間の電圧は電源電圧といい、d−d´間の電圧は端末の電圧になります。

a−d間には抵抗が6つあり、今回はこの端子間の電圧を求めた上で、電源電圧を求める電圧上昇の問題となります。

ポイントは末端から順番に求めていくことです。それでは1線ずつ求めていきます。

①端子ｃ−d間の電圧(抵抗ｒ₃＝0.1Ω、電流I＝5A)

・V_ｃｄ＝0.1×5＝0.5[V]‥①

※オームの法則より電圧＝抵抗×電流

②端子ｂ−ｃ間の電圧(抵抗ｒ₂＝0.1Ω、電流I＝10A)

・V_ｂｃ＝0.1×10＝1.0[V]‥②

※電流が10Aの理由はｃ−d間が5Aでｃ−ｃ´間が5Aなのでｂ−ｃ間に流れる電流はその合計の10Aになります。(キルヒーホッフの第1法則)

③端子a−ｂ間の電圧(抵抗ｒ₁＝0.05Ω、電流I＝20A)

・Vab＝0.05×20＝1.0[V]‥③

※電流が20Aの理由はｂ−ｃ間が10Aでｂ−ｂ´間が10Aなのでｂ−ｃ間に流れる電流はその合計の20Aになります。(キルヒーホッフの第1法則)

以上より端子間電圧を合計します。(①+②+③)

・V=0.5+1.0+1.0＝2.5[V]‥④

④で求めた電圧は1線のみの電圧でこの回路は単相2線式なので2倍する必要があります。

・V´＝2.5×2＝5.0[V]‥⑤

最後にd−d´間の電圧100Vと⑤の数値を加えます。

・a−a´間の電圧＝100+5.0＝105［V］

よって105[V]となります。

電圧降下の問題です。

電流×抵抗で電圧降下を求めることが出来ます。

この場合右側の100V側から解くと簡単です。

まずc－c´間の電圧は元々の100Vに0.1Ωの抵抗と×5Aの電流2か所あるものを足し合わて求める。

よって、100＋(0.1×5×2)＝101v。

次にb－b´間の電圧は求めた101Vに0.1Ωの抵抗と×10Aの電流2か所あるものを足し合わて求める。

よって、101＋(0.1×10×2)＝103v。

最後にa－a´間の電圧は求めた103Vに0.05Ωの抵抗と×20Aの電流2か所あるものを足し合わて求める。

よって、103＋(0.05×20×2)＝105v。

電圧(V)は電線の電圧降下を求める、ということを意味しています。

電圧の算出式を覚えていれば解ける問題となっています。