第二種電気工事士筆記試験解答・解説【平成27年度上期 問1~10】

本記事では、第二種電気工事士筆記試験のうち「平成27年度上期 問1~10」について解説する。





問1

図のような回路で、端子$\mathrm{a-b}$間の合成抵抗$[\Omega]$は。

 

 

イ.$1.5$  ロ.$1.8$  ハ.$2.4$  ニ.$3.0$

 

解説

合成抵抗の計算の問題である。

まず、下図の枠①で囲った部分の計算をすると、$4\Omega$が並列で2つあるから、合成抵抗は$2\Omega$となる。

 

 

次に、下図の枠②の計算をすると、$2\Omega$と$4\Omega$が直列接続されているから、合成抵抗は$6\Omega$となる。

 

 

最後に、下図の枠③の計算をすると、$4\Omega$と$6\Omega$の並列接続であるから、合成抵抗は

$$\frac{4\times6}{4+6}=\frac{24}{10}=\boldsymbol{2\Omega}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

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類題

 

問2

図のような交流回路で、電源電圧$24\mathrm{V}$,抵抗$R=4\Omega$に流れる電流が$6\mathrm{A}$, リアクタンス$X_L=3\Omega$に流れる電流が$8\mathrm{A}$であるとき、負荷の力率$[\%]$は。

 

 

イ.$43$  ロ.$60$  ハ.$75$  ニ.$80$

 

解説

図の交流回路において、回路全体に流れる電流を$I=10\mathrm{A}$,抵抗に分流する電流を$I_{\mathrm{R}}=6\mathrm{A}$,リアクタンスに分流する電流を$I_{\mathrm{L}}=8\mathrm{A}$,回路全体の電圧を$V[\mathrm{V}]$とすると、ベクトル図は下記のようになる。

 

 

したがって、回路の力率$\cos\theta$は、

$$\begin{align*}
\cos\theta&=\frac{I_{\mathrm{R}}}{I}\\\\
&=\frac{6}{10}\\\\
&=0.6\rightarrow\boldsymbol{60\%}
\end{align*}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

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問3

$\mathrm{A,B}$ $2$本の同材質の銅線がある。$\mathrm{A}$は直径$1.6\mathrm{mm}$,長さ$20\mathrm{m}$,$\mathrm{B}$は直径$3.2\mathrm{mm}$,長さ$40\mathrm{m}$である。

$\mathrm{A}$の抵抗は$\mathrm{B}$の抵抗の何倍か。

イ.$2$  ロ.$3$  ハ.$4$  ニ.$5$

 

解説

電線の抵抗は$R=\displaystyle{\frac{4\rho L}{\pi D^2}}$で求めることができる。

各銅線の抵抗は、

$$\begin{align*}
A&:\frac{4\rho\times20}{\pi\times(1.6\times10^{-3})^2}=\frac{80\rho}{2.56\pi}\times10^6\\\\
B&:\frac{4\rho\times40}{\pi\times(3.2\times10^{-3})^2}=\frac{160\rho}{10.24\pi}\times10^6
\end{align*}$$

 

2つの抵抗の比を求めると

$$\frac{\displaystyle{\frac{80\rho}{2.56\pi}\times10^6}}{\displaystyle{\frac{160\rho}{10.24\pi}\times10^6}}=\boldsymbol{2}$$

 

よって「イ」が正解となる。

 

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問4

図のような交流回路で、負荷に対してコンデンサ$C$を設置して、力率を$100\%$に改善した。

このときの電流計の指示値は。

 

 

イ.零になる。

ロ.コンデンサ設置前と比べて変化しない。

ハ.コンデンサ設置前と比べて増加する。

ニ.コンデンサ設置前と比べて減少する。

 

解説

負荷と並列にコンデンサを接続すると、コンデンサに進み電流$I_C$が流れ、負荷に流れる遅れ電流$I_L$を打ち消す。

このとき、回路に流れる電流はコンデンサを設置すると減少する。

よって「ニ」が正解となる。

 

問5

図のような電源電圧$E[\mathrm{V}]$の三相3線式回路で、図中の×印点で断線した場合、断線後の$\mathrm{a-c}$間の抵抗$R[\Omega]$に流れる電流$I[\mathrm{A}]$を示す式は。

 

 

イ.$\displaystyle{\frac{E}{2R}}$  ロ.$\displaystyle{\frac{E}{\sqrt{3}R}}$  ハ.$\displaystyle{\frac{E}{R}}$  ニ.$\displaystyle{\frac{3E}{2R}}$

 

解説

問題の図の回路が×点で断線した場合、下図のような単相回路となる。

 

 

 

$\mathrm{a-c}$間に流れる電流$I[\mathrm{A}]$は、この部分にかかる電圧が$E[\mathrm{V}]$であるから、オームの法則より、

$$I=\boldsymbol{\frac{E}{R}[\mathrm{A}]}$$

 

よって「ハ」が正解となる。

 

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問6

図のような三相3線式回路で、電線1線当たりの抵抗値が$0.15\Omega$,線電流が$10\mathrm{A}$のとき、この電線路の電力損失$[\mathrm{W}]$は。

 

 

イ.$15$  ロ.$26$  ハ.$30$  ニ.$45$

 

解説

問題の図の三相3線式回路で、電線1線当たりの抵抗値を$r[\Omega]$,線電流を$I[\mathrm{A}]$とすると、電力損失$P[\mathrm{W}]$は、$P=3\times I^2r$であるから、

$$P=3\times10^2\times0.15=\boldsymbol{45\mathrm{W}}$$

 

よって「ニ」が正解となる。

 

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問7

金属管による低圧屋内配線工事で、管内に直径$1.6\mathrm{mm}$の$600\mathrm{V}$ビニル絶縁電線(軟銅線)$3$本を収めて施設した場合、電線1本当たりの許容電流$[\mathrm{A}]$は。

ただし、周囲温度は$30^\circ\mathrm{C}$以下、電流減少係数は$0.70$とする。

イ.$19$  ロ.$24$  ハ.$27$  ニ.$34$

 

解説

直径$1.6\mathrm{mm}$の$600\mathrm{V}$ビニル絶縁電線(軟銅線)の許容電流は$27\mathrm{A}$である。

 

電流減少係数が$0.70$であり、許容電流を求めるときは小数点第一位を7捨8入するので、電線1本当たりの許容電流$[\mathrm{A}]$は、

$$27\times0.70=18.9\mathrm{A}\rightarrow\boldsymbol{\underline{19\mathrm{A}}}$$

 

よって「イ」が正解となる。

 

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類題

 

問8

定格電流$12\mathrm{A}$の電動機$5$台が接続された単相2線式の低圧屋内幹線がある。

この幹線の太さを決定するための根拠となる電流の最小値$[\mathrm{A}]$は。

ただし、需要率は$80\%$とする。

イ.$48$  ロ.$60$  ハ.$66$  ニ.$75$

 

解説

電動機の定格電流の合計$I_M$は、

$$I_M=12\times5=60\mathrm{A}$$

 

その他の負荷の定格電流の合計$I_H$は、

$$I_H=0\mathrm{A}$$

 

電技解釈第148条により、幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値$I_W$を求める式は、$I_H<I_M$で$IM\leq 50\mathrm{A}$の場合、$I_W=1.25I_M+I_H$となる。

需要率が$80\%$であることも考慮すると、$I_W$は、

$$I_W=0.8\left(1.25\times60+0\right)=60\mathrm{A}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

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問9

図のように定格電流$100\mathrm{A}$の過電流遮断器で保護された低圧屋内幹線から分岐して、$6\mathrm{m}$の位置に過電流遮断器を施設するとき、$\mathrm{a-b}$間の電線の許容電流の最小値$[\mathrm{A}]$は。

 

 

イ.$25$  ロ.$35$  ハ.$45$  ニ.$55$

 

解説

幹線の過電流遮断器の定格電流を$I_B$,分岐点から電線の許容電流を$I_W$とすると、電技解釈第149条により、分岐回路の過電流遮断器を分岐点から$3\mathrm{m}$を超え$8\mathrm{m}$以下の位置に施設する場合は、$I_W$を$I_B$の$\boldsymbol{35\%}$以上にしなければならない。

 

上記より、許容電流の最小値は、

$$0.35\times100=\boldsymbol{35\mathrm{A}}$$

 

よって「ロ」が正解となる。

 

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類題

 

問10

低圧屋内配線の分岐回路の設計で、配線用遮断器、分岐回路の電線の太さ及びコンセントの組合せとして、適切なものは。

ただし、分岐点から配線用遮断器までは$3\mathrm{m}$,配線用遮断器からコンセントまでは$8\mathrm{m}$とし、電線の数値は分岐回路の電線(軟銅線)の太さを示す。

また、コンセントは兼用コンセントではないものとする。

 

 

解説

電技解釈第149条により、$20\mathrm{A}$分岐回路では、

  • 電線の太さ$1.6\mathrm{mm}$(または$2.0\mathrm{mm^2}$)以上
  • コンセントの定格電流は$20\mathrm{A}$以下

 

$30\mathrm{A}$分岐回路では、

  • 電線の太さ$2.6\mathrm{mm}$(または$5.5\mathrm{mm^2}$)以上
  • コンセントの定格電流は$20\mathrm{A}$以上$30\mathrm{A}$以下

でなければならない。

 

選択肢について検証すると、

  • イは電線の太さが不適切である。
  • ロは定格電流$30\mathrm{A}$のコンセントなので不適切である。
  • ハは定格電流$15\mathrm{A}$のコンセントなので不適切である。
  • ニは適切である。

 

よって「ニ」が正解である。

 

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