【計算苦手な方】第1種電気工事士　2016年度 筆記試験　問1～9，11，12，16　過去問解説

　第1種電気工事士　2016年度 筆記試験の問1～9，11，12，16について、解説していきます

それではどうぞ！！

2016年度　問１

　　　　　　　　　　　

この公式をもとに問のコンデンサーの静電エネルギーに関する記述を見てみると、

• イは、電圧の2乗に比例する、電圧の2乗に比例するので正解です。
• ロは、電極の断面積Aに反比例する、断面積Aに比例するので不正解です。
• ハは、電極間の距離dに比例する、距離dに反比例するので不正解です
• ニは、誘電率εに反比例する、誘電率εに比例するので不正解です。

したがって、答えはイです

2016年度　問2

1.　ホイートストンブリッジ回路が平衡状態かを求める

ホイートストンブリッジ回路の平行条件は、青矢印の抵抗の積と緑矢印の抵抗の積が等しいと平衡状態となり、中央の抵抗に電流は流れません。

この回路が平行条件 か確認すると、2Ω×8Ω＝4Ω×4Ω　と等しいので平衡状態です。

2.　合成抵抗Rを求める

　回路は平行状態なので図2の回路となりますが、抵抗を整理すると図3のような簡易的な回路となります。

　並列回路の合成抵抗R’は、抵抗値R’ =$\frac{6Ω×12Ω}{ 6Ω+12Ω} $ =$\frac{72}{18}$ =4Ω 　となります。

　回路は図４のようになるので、合成抵抗Rは、R =4Ω＋６Ω=10Ω　となります。

3.　回路全体に流れる電流I’を求める

　電流I’= $\frac{V}{R’}$ = $\frac{18V}{10Ω}$ = 1.8Aとなります。

4.　抵抗2Ωに流れる電流Iを求める

　抵抗2Ωに流れる電流Iを求める前に、図4の合成抵抗R’の4Ωに掛かる電圧を求めましょう。

　4Ωに掛かる電圧Vは、V=4Ω×I’=4Ω×1.8A=7.2V となります。

　これは、図２の２Ωと4Ω（4Ωと8Ω）、図3の６Ω（12Ω）に掛かる電圧も7.2Vです。

　２Ωに流れる電流Iは、I=$\frac{7.2V}{6Ω}$ = 1.2A

　したがって、答えはロです

2016年度　問3

１．インピーダンスZを求める

　リアクタンスXは、X=X_LーXc＝10Ωー10Ω＝0となるので、抵抗のみ回路となります。

　インピーダンスZは、Z=R=10Ωです。

2．力率cosθを求める

　 力率cosθ = $\frac{R}{Z}$=$\frac{10Ω}{10Ω}$ = 1

したがって、答えはニです。

2016年度　問4

１．電流値をIを求める

　電流Iは、 I = $\frac{V}{R}$=$\frac{100V}{10Ω}$ = 10A

２．消費電力を求める

　ダイオードを考えずに抵抗で消費する、消費電力Pは、P=I² ×R =10A²×10Ω =1000Wとなります。

　ダイオードを使用している場合ですが、ダイオードは一方方向にしか電流を流しません。下記の図は電流を表した波形ですが、ダイオードはプラス部分（水色枠）のみでしか電流を流さないので、消費電力Pは半分となります。

　つまり、 消費電力P= $\frac{1000W}{2}$=500W となります。

　

したがって、答えはハです

2016年度　問5

1 .　相電圧を求める

　回路はY回路となっており、線間電圧は200Vなので、相電圧Vは V=$\frac{200V}{√3}$となります。

　1相あたりの回路は図のようになります。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2 .　1相あたりの インピーダンスZを求める

抵抗8Ωとリアクタンス6Ωの直列回路となっているので、インピーダンスZは、

　Z= $\sqrt{R^2+X^2}$=$\sqrt{8^2+6^2}$=$\sqrt{100}$=10Ω

3 .　電流Iを求める

　1、２相電圧V、インピーダンスZより、電流Iは、

　I= $\frac{V}{Z}$= $\frac{200V}{√3×10Ω}$= $\frac{20}{√3}$ A となります。

4.　抵抗8Ωに掛かる電圧VRを求める

　抵抗8Ωに掛かる電圧VRは、

　VR= 電流I× R= $\frac{20}{√3}$ A × 8Ω= $\frac{160}{√3}$ V =92.5 Vとなります。

したがって、答えはニです。

2016年度　問6

1    電流値を求める

　

　負荷A,Bともに800W、電圧100V、力率0.8と与えられています。電力はP=VIcosθなので、電流Iに変換すると、

　 I=$\frac{P}{Vcosθ}$= $\frac{800W}{100V×0.8}$ =10A　となります。

　負荷A、Ｂともに10Aなので、中性線には電流が流れません。　

　

2　配電線路の電力損失PLを求める

　 電力損失PLはPL=I²×r ですが、1の図の通り配線は上・下にあるので、電力損失も2倍となります。

　つまり、　 PL=2×I²×r=2×10A²×0.4Ω=80W

したがって、答えはハです

2016年度　問7

1．　変電所の容量30MV・Aを10MV・Aに変換（百分率のインピーダンスは基準容量は10MV・A）

　変電所の百分率インピーダンス％Z₃₀は18%、容量30MV・A、基準容量10MV・Aの百分率インピーダンス ％Z₁₀へ 変換すると、

　百分率インピーダンス ％Z₁₀ は= $\frac{基準容量}{既存容量}$ × %Z= $\frac{10MV・A}{30MV・A}$ ×18=6%

2．　各百分率のインピーダンスを合計する （基準容量は10MV・A）

　 合成百分率のインピーダンス ＝電源側の百分率インピーダンス+ 変電所の百分率インピーダンス+ 高圧配電線路の百分率インピーダンス= 2%+6%+3%=11%

　したがって、答えはハです

2016年度　問8

問図を上記図のように、変圧器、変流器の記載、変圧器の一次電流をI1と二次電流をI2としています

1　変圧器一次側の電流I1を求める

　変圧器は一次側と二次側は同じ電力値となります。したがって、二次側の電力P2を求めると、

　P2=210V× I2 =210V×440A ＝92,400Wとなります。

　一次側電力P1と二次側電力P2は同じなので、P2＝P1＝6600V× I1＝92,400Wとなりますので、

　電流I1の形に変換すると、一次電流I1＝$\frac{P1}{6600V}$＝$\frac{92400W}{6600V}$＝14Aと求めることができます。

2　変流器二次側の電流Iを求める

　変流器に25A / 5A と記載がありますが、これは電流比といいます。変流器は二次側に流れる電流を小さい値に変換する機能があり、どれくらい小さい値に変換するかは電流比によって異なります

問は$\frac{25A}{5A}$なので、電流比＝$\frac{25A}{5A}$＝5となります。これは二次側電流を$\frac{1}{5}$倍にするという意味です

変流器一次側には、電流I1（＝14A）が流れていますので、電流比＝5＝$\frac{変流器一次側電流I1}{変流器二次電流I}$ を変流器二次電流Iの形に変換すると、

変流器二次電流I＝$\frac{変流器一次側電流I1}{電流比}$＝$\frac{14A}{5}$＝2.8Aとなります

したがって、答えはロです。

2016年度　問9

1  等価回路を作成

　変圧器二次側とB種接地抵抗とD種接地抵抗は下記の図のような等価回路となります。

2 ．電流Iを求める

　電流Iは、I＝$\frac{105V}{20Ω+10Ω}$=3.5A となります

3． A点の対地電圧Vを求める(D種接地抵抗に掛かる電圧）

　対地電圧V=電流I×D種接地抵抗(ED)＝3.5A×20Ω ＝70V

したがって、答えはロです

2016年度　問11

これは公式なので覚えるしかないです。

電動機の出力は、E=$\frac{I}{r^2}$ 【lx】 (I：光度【cd】, r：床面上の高さ【m】)

したがって、答えはニです

2016年度　問12

回転速度の公式は　N＝$\frac{120f}{p}$×(1−s)【min^-1】より、周波数f=50Hz　極数p=6　滑りs=0.05 を代入すると、

N＝$\frac{120f}{p}$×(1−s)＝$\frac{120×50Hz}{6}$×(1−0.05)＝950【min^-1】

同期速度の公式は　Ns＝$\frac{120f}{p}$【min^-1】より、周波数f=50Hz　極数p=6 を代入すると、

Ns＝$\frac{120f}{p}$×(1−s)＝$\frac{120×50Hz}{6}$＝1000【min^-1】

同期速度Ns – 回転速度N= 1000- 950 = 50【 min^-1 】

したがって、答えはロです。

2016年度　問16

水力発電の水車出力Pは、P=9.8QHnにて求めることができます。（※n：効率）

したがって、PはQ、Hに比例するので、答えはイとなります。

以上、お疲れさまでした。

「出典：2016年度　筆記試験　第1種電気工事士　:一般財団法人電気技術者試験センター 試験の問題と解答 | ECEE 一般財団法人電気技術者試験センター (shiken.or.jp)　」