第二種電気工事士 令和3年度(2021) 上期 午後 問7 過去問解説

問7 《配電理論(単相3線式の中性線の断線)》
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。
問7の図
  1. イ 67
  2. ロ 100
  3. ハ 133
  4. ニ 150
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正解はハ
使う公式
負荷の抵抗 $R = \dfrac{V^2}{P}$(V:定格の電圧[V]、P:消費電力[W]) 直列の抵抗の電圧の分かれ方 $V_1 = V \times \dfrac{R_1}{R_1 + R_2}$(V:全体の電圧[V]、R₁・R₂:直列の抵抗[Ω])
解説
【考え方】中性線が切れると,2つの負荷は直列になり,200 Vを抵抗の大きさで分け合います。抵抗の大きい方に大きな電圧がかかります。 ■1 断線後の回路を見る 解説の図 中性線が切れたので,電流は上の負荷から下の負荷へそのまま流れます。 それぞれの負荷の抵抗を,100 V のときの電力から出します。 100 W の負荷 $R = \dfrac{100^2}{100} = 100\,\Omega$ 200 W の負荷 $R = \dfrac{100^2}{200} = 50\,\Omega$ 2つの負荷(100 Ωと50 Ω)の直列に,200 Vがかかります。 ■2 a−b 間の電圧を出す 解説の図 a−b 間は,100 Ωの負荷の両はしです。 $200 \times \dfrac{100}{100 + 50} = 200 \times \dfrac{100}{150} \fallingdotseq 133\,\mathrm{V}$ 答えは(ハ)ピヨ。
出典:令和3年度(2021) 第二種電気工事士試験(電気技術者試験センター)上期 筆記試験【午後】 問7