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第三種電気主任技術者の過去問 令和4年度(2022年)上期 法規 問10

問題

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過電流継電器(以下「OCR」という。)と真空遮断器(以下「VCB」という。)との連動動作試験を行う。保護継電器試験機からOCRに動作電流整定タップ3Aの300%(9A)を入力した時点から、VCBが連動して動作するまでの時間を計測する。保護継電器試験機からの電流は、試験機→OCR→試験機へと流れ、OCRが動作すると、試験機→OCR→VCB(トリップコイルの誘導性リアクタンスは10Ω)→試験機へと流れる(図)。保護継電器試験機において可変抵抗R[Ω]をタップを切り換えて調整し、可変単巻変圧器を操作して試験電圧V[V]を調整して、電流計が必要な電流値(9A)を示すように設定する(この設定中は、OCRが動作しないようにOCRの動作ロックボタンを押しておく)。図のOCR内の※で示した接点は、OCRが動作した時に開き、それによりトリップコイルに電流が流れる(VCBは変流器二次電流による引外し方式)。図のVCBは、コイルに3.0A以上の電流(定格開路制御電流)が流れないと正常に動作しないので、保護継電器試験機の可変抵抗R[Ω]の抵抗値を適正に選択しなければならない。選択可能な抵抗値[Ω]の中で、VCBが正常に動作することができる最小の抵抗値R[Ω]を次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。なお、OCRの内部抵抗、トリップコイルの抵抗及びその他記載のないインピーダンスは無視するものとする。
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( 第三種 電気主任技術者試験 令和4年度(2022年)上期 法規 問10 )
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この過去問の解説 (2件)

3

電流が9AでOCRが動作する直前、電流は可変抵抗Rのみを流れており、その時の電圧Vは

 V = 9R

OCR動作後の電流は3Aで、これがリアクタンスにも流れるので

 3 = V/√(R^2+10^2)

Rについて求めると、

 R = 3.54 となります。

したがって、VCBが正常に動作することができる最小の抵抗値Rは 5 [Ω] です。

選択肢2. 5

こちらが正解です。

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2

過電流継電器と真空遮断器の連動動作試験に関する計算問題です。

この問題では、VCBが正常に稼動する最小の抵抗値を求めます。

計算に必要な値や、量記号は以下の通りです。

 保護継電器試験機からの電流:I = 9 [A] (動作電流選定タップの定格の300%)

 トリップコイルのリアクタンス:X = 10 [Ω]

 試験電圧:V [V]

 可変単巻変圧器の可変抵抗:R [Ω]

選択肢2. 5

◆OCR動作前の回路に9[A]を流した時の試験電圧V[V]を求めます。

OCR動作前の回路にオームの法則を適用して、試験電圧の式を立てます。

 V = IR

  = 9R [V]

◆OCR動作後の回路に試験電圧V=9R[V]がかかった状態での可変抵抗R[Ω]を求めます。

OCR動作後の回路にオームの法則を適用して、電流I[A]を求める式を立てます。

 I = V/Z

  = V/√(R2+X2)

  = 9R/√(R2+X2)

VCBの最低動作電流が3[A]なので、

 9R/√(R2+X2) ≧ 3

となり、この式を変形して可変抵抗R[Ω]を求めます。

 9R/3 ≧ √(R2+X2)

 3R ≧ √(R2+X2)

 3R ≧ √(R2+102)

 9R2 ≧ R2+100

 9R2 − R2 ≧ 100

 8R2 ≧ 100

 R2 ≧ 100/8

 R ≧ √(100/8)

 R ≧ 3.53 [Ω]

従って、選択肢で R ≧ 3.53 かつ最も小さい値は 5[Ω]となりますので、

こちらが正解です。

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