【第二種電気工事士 学科】計算問題の簡単攻略 その１

計算問題

計算問題はすべて捨てても、学科に合格することは可能です。計算問題は最大10問程度。たしかに合格できるけど、でも、簡単なものはできたほうが、精神的には楽だと思う。

ということで、ほぼ丸暗記でOKで、出題確率が高そうなものを選んでみました。

1.電圧降下、電力
1-1 単相2線式回路
1-2 単相3線式回路
1-3 三相3線式回路
2.交流回路
2-1 インピーダンス
2-2 力率
3.三相3線式回路
3-1 Y結線
3-2 Δ結線

「交流」関係で、中学の理科の範囲を超えてる部分。でも、公式覚えるだけで逆に簡単な部分。

1.電圧降下、電力

電圧降下、電力関係です。回路図だけでなくて、「単相」「三相」という用語（文字）も確認して、ポカミスしないように!!　公式暗記して、そのまま適用すればOKな感じ。

たぶん、この中から１問程度はでると思う。

1-1 単相2線式回路

$\mathrm{電}\mathrm{圧}\mathrm{降}\mathrm{下}=2Ir$
$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}=2I^{2}r$

参考：
　$V=IR$
　電力 $P=VI=I^{2}R$

・「電圧降下」「電力損失」の文言に注意
・上下分あるので、2倍するのを忘れずに

簡単なんだけど、抵抗を求めないとダメなパターンが多い
　　$\mathrm{抵}\mathrm{抗}１\mathrm{個}\mathrm{分} r=\frac{5}{1000}\times 8$

回路に流れる電流
　　$P=VI$
　　$2000=100\times I$
　　$I=20$

電圧降下を求める
　$\mathrm{電}\mathrm{圧}\mathrm{降}\mathrm{下}=2Ir$
　$\mathrm{電}\mathrm{圧}\mathrm{降}\mathrm{下}=2\times 20\times \frac{5}{1000}\times 8$
　$\mathrm{電}\mathrm{圧}\mathrm{降}\mathrm{下}=1.6$

正解は、「ハ」。

1-2 単相3線式回路

　$\mathrm{電}\mathrm{圧}\mathrm{降}\mathrm{下}=Ir$
　$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}=2I^{2}r$

参考：
　$V=IR$
　電力 $P=VI=I^{2}R$

平衡負荷の場合、中性線に電流が流れないので、上下の電線２本分
　　　$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}=2I^{2}r$
　　　$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}=2\times {20}^2\times 0.1$
　　　$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}=80$

正解は、「ハ」。

1-3 三相3線式回路

　$\mathrm{電}\mathrm{圧}\mathrm{降}\mathrm{下}＝\sqrt{3}Ir$
　$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}＝3I^{2}r$

※Y結線、Δ結線とも同じ

　　$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}＝3I^{2}r$
　　$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}＝3\times {10}^2\times 0.15$
　　$\mathrm{電}\mathrm{力}\mathrm{損}\mathrm{失}＝45$

正解は、「ニ」。

2.交流回路

インピーダンスと力率あたりを抑える。ここからも、１問程度はでると思うよ

2-1 インピーダンス

　$Z=\sqrt{R^2\times X_L^2}$

これだけ覚える

インピーダンス ＝　交流回路における電気抵抗の値

インピーダンスを求める
　　$Z=\sqrt{R^2\times X_L^2}$
　　$Z=\sqrt{8^2+6^2}$
　　$Z=10$

回路に流れる電流Iを求める
　　$V_1=IR$ #オームの法則
　　$100=I\times 10$
　　$I=10$

電圧Vを求める
　　$V=IR$ #オームの法則
　　$V=10\times 8$
　　$V=80$

正解は、「ニ」。

2-2 力率

$\mathrm{力}\mathrm{率}=\frac{\mathrm{抵}\mathrm{抗}R\mathrm{に}\mathrm{か}\mathrm{か}\mathrm{る}\mathrm{電}\mathrm{圧}}{\mathrm{電}\mathrm{源}\mathrm{電}\mathrm{圧}}$

これだけ覚える

回路に流れる電流をIとする

　　$\mathrm{抵}\mathrm{抗}R\mathrm{に}\mathrm{か}\mathrm{か}\mathrm{る}\mathrm{電}\mathrm{圧}=IR$
　　$\mathrm{電}\mathrm{源}\mathrm{電}\mathrm{圧}=I\times \sqrt{R^2+X^2}$

　　$\mathrm{力}\mathrm{率}=\frac{\mathrm{抵}\mathrm{抗}R\mathrm{に}\mathrm{か}\mathrm{か}\mathrm{る}\mathrm{電}\mathrm{圧}}{\mathrm{電}\mathrm{源}\mathrm{電}\mathrm{圧}}$

　　$\mathrm{力}\mathrm{率}=\frac{IR}{I\times \sqrt{R^2+X^2}}$

　　$\mathrm{力}\mathrm{率}=\frac{R}{\sqrt{R^2+X^2}}$

[%]表示なので、100倍する

正解は「ロ」

3.三相3線式回路

多分、どちらかがでる確率は高いと思う

結線の名前を覚える必要もなく、回路をみて、「線電流 = 相電流」or「線間電圧 = 相電圧」を意識するだけでよい。

「＝」でない側は、$\sqrt{3}$を掛けるか、割るかのどちらかになる。

3-1 Y結線

　$\mathrm{線}\mathrm{電}\mathrm{流}=\mathrm{相}\mathrm{電}\mathrm{流}$
　$\mathrm{線}\mathrm{間}\mathrm{電}\mathrm{圧}=\sqrt{3}\times \mathrm{相}\mathrm{電}\mathrm{圧}$

10Ωの両端にかかる電圧は、200Vより小さいはず。
小さいので、$\sqrt{3}$で割ればよい

　　$\mathrm{相}\mathrm{電}\mathrm{圧}=\frac{200}{\sqrt{3}}=115.6$

　　$V=IR$ 　#オームの法則
　　$115.6=I\times 10$
　　$I=11.56$

正解は、「ハ」。

3-2 Δ結線

　$\mathrm{線}\mathrm{間}\mathrm{電}\mathrm{圧}=\mathrm{相}\mathrm{電}\mathrm{圧}$
　$\mathrm{線}\mathrm{電}\mathrm{流}=\sqrt{3}\times \mathrm{相}\mathrm{電}\mathrm{流}$

インピーダンスを求める
　　$Z=\sqrt{6^2+8^2}=10$

両端（１辺）の電圧は、200V　(線間電圧 = 相電圧)　
　　$V=IR$ 　#オームの法則
　　$200=I\times 10$　
　　$I=20$

電力 $P=VI=I^{2}R$

　$P=3\times {20}^2\times 6$
　$P=7200$
　$P=7.2K$

・交流回路の消費電力は抵抗分だけ
・３辺あるので３倍

正解は、「ハ」

補足

・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

過去問と回答は、上記から入手可能です