電験三種 平成30年度(2018) 理論 問15(a) 過去問解説

問15(a) 《三相交流(2つの電源の電圧差で流れる電流)》
図のように,起電力 $\dot{E}_{\mathrm{a}}$[V],$\dot{E}_{\mathrm{b}}$[V],$\dot{E}_{\mathrm{c}}$[V]をもつ三つの定電圧源に,スイッチ $\mathrm{S_1}$,$\mathrm{S_2}$,$R_1 = 10\,\Omega$ 及び $R_2 = 20\,\Omega$ の抵抗を接続した交流回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし,$\dot{E}_{\mathrm{a}}$[V],$\dot{E}_{\mathrm{b}}$[V],$\dot{E}_{\mathrm{c}}$[V]の正の向きはそれぞれ図の矢印のようにとり,これらの実効値は $100\,\mathrm{V}$,位相は $\dot{E}_{\mathrm{a}}$[V],$\dot{E}_{\mathrm{b}}$[V],$\dot{E}_{\mathrm{c}}$[V]の順に $\dfrac{2}{3}\pi$[rad]ずつ遅れているものとする。 (a) スイッチ $\mathrm{S_2}$ を開いた状態でスイッチ $\mathrm{S_1}$ を閉じたとき,$R_1$[Ω]の抵抗に流れる電流 $\dot{I}_1$ の実効値[A]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問15(a)の図
  1. (1) 0
  2. (2) 5.77
  3. (3) 10.0
  4. (4) 17.3
  5. (5) 20.0
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正解は(4)
使う公式
2つの電源の差の大きさ $|\dot{E}_{\mathrm{b}} - \dot{E}_{\mathrm{c}}| = \sqrt{3}E$(E:1つの電源の電圧(100 V)。120° ずれた2つの差は、√3 倍になる) オームの法則 $I = \dfrac{V}{R}$
解説
【考え方】S₁ を閉じると、$\dot{E}_{\mathrm{b}}$ → $R_1$ → $\dot{E}_{\mathrm{c}}$ の輪ができます。$\dot{E}_{\mathrm{a}}$ は輪に入りません。 ■1 輪の電圧 $\dot{E}_{\mathrm{b}}$ の下側と $\dot{E}_{\mathrm{c}}$ の下側はつながっています。$R_1$ には、2つの電源の上側の電位(電気の高さ)の差がかかります。 $R_1$ の電圧 $= \dot{E}_{\mathrm{b}} - \dot{E}_{\mathrm{c}}$ ■2 矢印で引き算 解説の図 $\dot{E}_{\mathrm{b}}$ と $\dot{E}_{\mathrm{c}}$ は 120° ずれています。差の矢印は、たて向きで、長さは $\sqrt{3}$ 倍です。 $|\dot{E}_{\mathrm{b}} - \dot{E}_{\mathrm{c}}| = \sqrt{3} \times 100 \fallingdotseq 173.2\,\mathrm{V}$ ■3 電流 $I_1 = \dfrac{173.2}{10} \fallingdotseq 17.3\,\mathrm{A}$ 答えは(4)ピヨ。
出典:平成30年度(2018) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)理論 問15(a)