第一種電気工事士 過去問
令和4年度(2022年) 午後
問5 (一般問題 問5)
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問題
第一種電気工事士試験 令和4年度(2022年) 午後 問5(一般問題 問5) (訂正依頼・報告はこちら)
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この過去問の解説 (3件)
01
まず、相電圧を求めます。(RとLの1セットにかかる電圧)
これは線間電圧を1/√3したものになるので、200/√3[V]です。
1相のインピーダンスは、Z=√(82+62)=10[Ω]なので電流は
200/(10√3)=20/√3=[A]
よって
VR=8×20/√3=160/√3=160÷1.732..=92[V]
となります。
こちらが正解となります。
ポイントは
①線間電圧から相電圧を求める→√3分の1
②1相の合成インピーダンスを求める(3:4:5の関係)
③電流を求めてから抵抗にかかる電圧を求める
です。√3の計算が必要になりますが、ほかの選択肢はすべて160を2以上の値で割っているのであり得ない、ということが分かればざっくり求めることができると思います。
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02
中性線を1本書いて単相回路として計算を行います。
公式として線間電圧=√3×相電圧を覚えているかがポイントになります。
まずインピーダンスZを計算します。
Z=√(R2+X2)=√(82+62)=10Ω
次に電圧を求めます。
線間電圧=√3×相電圧
相電圧=200/√3V
電流値を求めます。
I=V/Z=20√3/3A
最後にVRを求めます。
VR=I×R=92.26Vとなります。
線間電圧の公式を誤り線間電圧=3×相電圧にして計算した場合53.3Aとこの答えに近くなりますが誤りです。
計算ミスをしたとしてもこの答えは出ません。
中性線に1線を引いて計算をせず、8Ω→6Ω→6Ω→8Ω(抵抗→リアクタンス→リアクタンス→抵抗)の回路として計算してしまった場合こうなります。
Z=20Ωで電圧200V、I=10Aになるため、VR=80になりますがこれは誤りです。
正解になります。
この問題はスター結線の問題です。この時は中性線を1本書いて単相回路として計算を行うのが定石の問題です。
公式として線間電圧=√3×相電圧を間違えて覚えないように注意が必要です。
別にデルタ結線がありますが、その場合は線間電圧=相電圧ですので混同しないように注意してください。
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03
三相回路から1つの相だけを取り出した単相の回路で考えます。
この回路の電源電圧は三相回路の相電圧ですから、
V = 200/√3 [V]
です。求める電圧はVを抵抗とリアクタンスによって分圧したときの抵抗の両端の電圧なので、
VR = 200/√3 × 8/(8 + 6j) (1)
になります。これを計算すれば、
VR = 800/{√3 × (4 + 3j)} = {32 × (4 − 3j)}/√3
になります。これは複素数で表現されているので、その大きさを求めて、
|VR| = 32 ×√(42 + 32)/√3 = 160/√3 ≃ 92 [V]
が得られます。
値が異なります。
値が異なります。
値が異なります。
正しい値です。
三相交流回路が与えられていますが、相電圧を電源とする単相の回路を考えれば、抵抗とコイルが電源に直列につながった単純な交流回路の問題になります。式(1)は分圧により成り立ちますが、まず電源電圧を回路の合成インピーダンスで割って電流を求め、次にこれを用いてオームの法則から抵抗両端の電圧を求めても同じ結果になります。
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