令和6年度上期第三種電気主任技術者試験 理論(電気技術者試験センター)問16(a)
理論
直流電流計に関する問題
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直流電流の測定範囲の拡大について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) 直流電流計Ⅰの最大目盛は100 A,直流電流計Ⅱの最大目盛は50 A,直流電流計Ⅲの最大目盛は50 Aである。この3台の直流電流計を並列に接続し,ある回路に接続したところ,直流電流計Ⅰの指示値は90 A,直流電流計Ⅱの指示値は40 A,直流電流計Ⅲの指示値は35 Aであった。この接続において計測できる最大電流の値[A]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
- 1100
- 2144
- 3165
- 4183
- 5200
答えと解説
✓ これが正解4183
解説
電流計Ⅰが先に100 Aに達し、165×100/90≒183 Aです。
並列に接続した電流計には同じ電圧がかかるので、各電流計の電流は内部抵抗に反比例して分かれ、回路の電流が変わっても分かれる比は変わりません。指示値の比は電流計Ⅰ:Ⅱ:Ⅲ=90:40:35で、このときの全体の電流は90+40+35=165 Aです。
全体の電流をk倍すると、各電流計の指示もk倍になります。どれか1台が最大目盛を超えると測れないので、最初に最大目盛に達する電流計で上限が決まります。最大目盛と指示値の比は、Ⅰが100/90≒1.11、Ⅱが50/40=1.25、Ⅲが50/35≒1.43で、最も小さいのは電流計Ⅰです。したがって計測できる最大電流は165×100/90≒183.3 Aで、約183 Aです。
別の方法で検算します。電流計Ⅰが100 Aを指すとき、電流計Ⅱは40×100/90≒44.4 A、電流計Ⅲは35×100/90≒38.9 Aで、どちらも最大目盛の50 Aを超えていません。合計は100+44.4+38.9≒183.3 Aとなり、同じ値です。
並列の電流計で測れる上限は最大目盛の合計ではなく、最初に振り切れる1台で決まる、と覚えておきます。
ほかの選択肢の解説
- 1100:100 Aは電流計Ⅰ1台の最大目盛です。3台を並列にすると電流が分かれるので、電流計Ⅰが100 Aを指すときにはⅡとⅢにもそれぞれ約44 A、約39 Aが流れ、全体はもっと大きくなります。
- 2144:144 Aでは、電流計Ⅰの指示は144×90/165≒78.5 Aで、最大目盛100 Aまで余裕があるので上限ではありません。電流計Ⅰが100 Aのときの全体はⅢの約38.9 Aも含めた約183 Aで、ⅠとⅡだけの100+44.4≒144 Aではありません。
- 3165:165 Aは、問題文の接続での指示値の合計で、そのときに回路を流れていた電流です。どの電流計も最大目盛に達していないので、電流をさらに増やして測ることができ、上限ではありません。
- 5200:200 Aは3台の最大目盛100+50+50の合計です。電流は内部抵抗に応じた一定の比で分かれるので、3台が同時に最大目盛になることはなく、電流計Ⅰが先に100 Aに達してしまいます。
出典:令和6年度上期第三種電気主任技術者試験 理論 問16(a)(電気技術者試験センター)。1問ずつ解ける形に加工しています(B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し)。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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