本記事では、第二種電気工事士筆記試験のうち「平成25年度上期 問1～10」について解説する。
問1
図のような直流回路で、a-b間の電圧[V]は。
イ．$10$ ロ．$20$ ハ．$30$ ニ．$40$
解説
回路全体の電圧は、2つの電源電圧を合わせた値になるので
$$100+100=200\mathrm{V}$$
$\mathrm{b}$点の電位は、分圧の式より、
$$\frac{30}{20+30}\times200=120\mathrm{V}$$
$\mathrm{a-b}$間の電位差を求めるので、
$$120-100=\boldsymbol{20\mathrm{V}}$$
よって「ロ」が正解となる。
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類題
問2
$\mathrm{A，B}$ $2$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．$1$ ロ．$2$ ハ．$3$ ニ．$4$
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「ロ」が正解となる。
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類題
問3
図のような交流回路で、抵抗の両端の電圧が$80\mathrm{V}$，リアクタンスの両端の電圧が$60\mathrm{V}$であるとき、負荷の力率$[\%]$は。
イ．$43$ ロ．$57$ ハ．$60$ ニ．$80$
解説
問題の図の交流回路において、流れる電流を$\dot{I}[\mathrm{A}]$，抵抗の両端の電圧を$\dot{V}_{\mathrm{R}}[\mathrm{V}]$，リアクタンスの両端の電圧を$\dot{V}_{\mathrm{L}}[\mathrm{V}]$，回路全体の電圧を$\dot{V}[\mathrm{V}]$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、
$$\begin{align*}
\cos\theta&=\frac{V_{\mathrm{R}}}{V}\\\\
&=\frac{80}{100}\\\\
&\fallingdotseq0.8\rightarrow\boldsymbol{80\%}
\end{align*}$$
よって「ニ」が正解となる。
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類題
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増加する。
ハ．コンデンサ設置前と比べて減少する。
ニ．コンデンサ設置前と比べて変化しない。
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$I_\mathrm{C}$が流れ、負荷に流れる遅れ電流$I_\mathrm{L}$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「ハ」が正解となる。
類題
問5
図のような三相3線式$200\mathrm{V}$の回路で、$\mathrm{c-o}$間の抵抗が断線した。
断線前と断線後の$\mathrm{a-o}$問の電圧$V$の値$[\mathrm{V}]$の組合せとして、正しいものは。
イ．断線前$116$ 断線後$100$
ロ．断線前$116$ 断線後$116$
ハ．断線前$100$ 断線後$116$
ニ．断線前$100$ 断線後$100$
解説
断線前の$R$両端の電圧は三相回路の相電圧なので、
$$V=\frac{200}{\sqrt{3}}\fallingdotseq\boldsymbol{116\mathrm{V}}$$
断線後は、図のように単相$200\mathrm{V}$回路となる。
$R$両端の電圧は分圧の式より、
$$V＝\frac{R}{R+R}\times200=\boldsymbol{100\mathrm{V}}$$
よって「イ」が正解となる。
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類題
問6
図のような単相2線式回路において、$\mathrm{c -c’}$間の電圧が$100\mathrm{V}$のとき、$\mathrm{a-a’}$間の電圧$[\mathrm{V}]$は。
ただし、$r$は電線の電気抵抗$[\Omega]$とする。
イ．$100$ ロ．$102$ ハ．$103$ ニ．$104$
解説
回路に流れる電流を図のとおり$I_1[\mathrm{A}]$，$I_2[\mathrm{A}]$と定める。
$\mathrm{a-b}$間および$\mathrm{b-b’}$間の電圧降下$[\mathrm{V}]$は、
$$\begin{cases}
\left(I_1+I_2\right)r&=\left(10+5\right)\times0.1&=1.5\mathrm{V}\\\\
I_2r&=5\times0.1&=0.5\mathrm{V}
\end{cases}$$
したがって、$\mathrm{a-a’}$間の電圧$[\mathrm{V}]$は、
$$1.5+0.5+100+0.5+1.5=\boldsymbol{104\mathrm{V}}$$
よって「ニ」が正解となる。
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類題
問7
図のような単相3線式回路で電流計Ⓐの指示値が最も小さいものは。
ただし、Ⓗは定格電圧$100\mathrm{V}$の電熱器である。
イ．スイッチ$\mathrm{a,\ b}$を閉じた場合。
ロ．スイッチ$\mathrm{c,\ d}$を閉じた場合。
ハ．スイッチ$\mathrm{a,\ d}$を閉じた場合。
ニ．スイッチ$\mathrm{a,\ b,\ d}$を閉じた場合。
解説
電流計の指示を$I[\mathrm{A}]$としたとき、各電熱器の出力から、各選択肢のようにスイッチを閉じた場合において電流値を計算すると、
イ．$100\mathrm{V}$回路なので、スイッチ$\mathrm{a}$およびスイッチ$\mathrm{b}$に接続された電熱器に流れる電流を足し合わせると、
$$I＝\frac{200}{100}+\frac{60}{100}=2.6\mathrm{A}$$
ロ．$100\mathrm{V}$回路なので、スイッチ$\mathrm{c}$およびスイッチ$\mathrm{d}$に接続された電熱器に流れる電流を足し合わせると、
$$I＝\frac{100}{100}+\frac{200}{100}=3.0\mathrm{A}$$
ハ．スイッチ$\mathrm{a}$およびスイッチ$\mathrm{d}$に接続された電熱器の電力量は等しく、電流計には電流が流れないため
$$I=0\mathrm{A}$$
ニ．スイッチ$\mathrm{a,\ b}$とスイッチ$\mathrm{d}$に接続された電熱器に流れる電流の差が、電流計の指示値に現れるため
$$I＝\left(\frac{200}{100}+\frac{60}{100}\right)-\frac{200}{100}=0.6\mathrm{A}$$
よって、最も指示値の小さい「ハ」が正解となる。
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類題
問8
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）5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$0.56$とする。
イ．$15$ ロ．$17$ ハ．$19$ ニ．$27$
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$0.56$であるから、電線1本当たりの許容電流$[\mathrm{A}]$は、
$$27\times0.56=15.12\mathrm{A}\rightarrow\boldsymbol{\underline{15\mathrm{A}}}$$
よって「イ」が正解となる。
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類題
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問9
低圧の機械器具に簡易接触防護措置を施してない（人が容易に触れるおそれがある）場合、それに電気を供給する電路に漏電遮断器の取り付けが省略できるものは。
イ．$100\mathrm{V}$ルームエアコンの屋外機を水気のある場所に施設し、その金属製外箱の接地抵抗値が$100\Omega$であった。
ロ．$100\mathrm{V}$の電気洗濯機を水気のある場所に設置し、その金属製外箱の接地抵抗値が$80\Omega$であった。
ハ．電気用品安全法の適用を受ける二重絶縁構造の機械器具を屋外に施設した。
ニ．工場で$200\mathrm{V}$の三相誘導電動機を湿気のある場所に施設し、その鉄台の接地抵抗値が$10\Omega$であった。
解説
簡易接触防護措置を施していない（人が容易に触れるおそれがある）場合、対地電圧$150\mathrm{V}$以下の機械器具を水気のある場所以外に施設したときは、漏電遮断器は省略できる。
また、機械器具を乾燥した場所に施設したときも省略できる。
さらに、機械器具のC種、D種接地工事の接地抵抗値が$3\Omega$以下のときも省略できる。
選択肢のうち、イ、ロ、ニは上記の条件に該当しないので、省略できない。
ハの場合のみ漏電遮断器が省略できる。
よって「ハ」が正解となる。
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類題
調査中
問10
定格電流$30\mathrm{A}$の配線用遮断器で保護される分岐回路の電線（軟銅線）の太さと、接続できるコンセントの図記号の組合せとして、適切なものは。
ただし、コンセントは兼用コンセントではないものとする。
イ．断面積$5.5\mathrm{mm^2}$
ロ．断面積$3.5\mathrm{mm^2}$
ハ．断面積$5.5\mathrm{mm}$
ニ．直径$2.0\mathrm{mm}$
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、
- イは定格電流$\boldsymbol{15\mathrm{A}}$のコンセントなので、不適切である。
- ロも同様に定格電流$\boldsymbol{15\mathrm{A}}$のコンセントなので、不適切である。
- ハは電線の断面積が$5.5\mathrm{mm^2}$）以上であるという条件を満たしており、適切である。
- ニは電線の直径が$2.6\mathrm{mm}$より小さいので、不適切である。
よって「ハ」が正解となる。
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