令和3年度上期第二種電気工事士筆記試験（午後）（電気技術者試験センター）問7
配電理論及び配線設計
電圧に関する問題
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図のような単相3 線式回路において，消費電力100 W，200 W の2 つの負荷はともに抵抗負荷である。図中の×印点で断線した場合，a－b間の電圧［V］は。ただし，断線によって負荷の抵抗値は変化しないものとする。
〔注〕本問題の計算で√2，√3 及び円周率πを使用する場合の数値は次によること。√2＝1.41，√3＝1.73，π＝3.14
なお，選択肢が数値の場合は最も近い値を選びなさい。
- イ67
- ロ100
- ハ133
- ニ150
答えと解説
✓ これが正解ハ133
解説
断線で200 Vが100 Ωと50 Ωに分かれ、a－b間は133 V。
単相3線式は、中性線（真ん中の線）と上下の線で100 Vを2系統とり、上下の線の間では200 Vが得られる配電方式です。中性線が断線すると、2つの負荷は200 Vの電源に直列につながった形になり、電圧は抵抗の大きさの比で分かれます。
負荷の抵抗は、100 Wのものが 100×100÷100＝100 Ω、200 Wのものが 100×100÷200＝50 Ω です（図にも書かれています）。直列の合計は 150 Ω、電流は 200÷150＝1.33 A で、a－b間の電圧は 1.33×100＝133 V です。分圧の式でも 200×100÷(100＋50)＝133 V と同じになります。
抵抗の大きい負荷ほど高い電圧がかかり、小さい負荷には低い電圧がかかります。 覚え方は、中性線が切れたら直列、電圧は抵抗の比で分け、抵抗が大きいほうが高電圧、です。
ほかの選択肢の解説
- イ67：67 Vは、bと下の線の間、つまり50 Ωの負荷にかかる電圧（200×50÷150）です。a－b間は100 Ωの負荷なので、抵抗の大きいほうの133 Vが答えで、67 Vは小さい側の電圧です。
- ロ100：100 Vは断線する前、中性線がつながっているときのa－b間の電圧です。断線すると2つの負荷が直列になって電圧が分け直されるため、100 Vのままではありません。
- ニ150：150 Vになるのは、2つの負荷の抵抗の比が3対1のときです。この回路は100 Ωと50 Ωで比が2対1なので、a－b間に150 Vがかかることはありません。
出典：令和3年度上期第二種電気工事士筆記試験（午後） 問7（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（図・写真を問題冊子から切り出して画像で掲載・配線図の前書きを各問に複写・分数を1行に書き直し）。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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