電気及び電子計測41【電験3種 理論】可動コイル形計器の原理と多重範囲電流計(アイルトン分流器)を攻略する!平成19年度 B問題16 完全解説

電験3種 理論科目【電磁気(電気及び電子計測)】平成19年度 B問題16 (a)電流の1乗に比例・慣性・平均値・倍率器→(1) (b)150mAと1Aの2式を連立してR1≒0.12Ω、R2≒0.021Ω→(1)

今回は平成19年度 理論科目 B問題16を解説します。(a)可動コイル形計器の動作原理に関する空欄、(b)アイルトン分流器で150mAと1Aの2レンジをもつ多重範囲電流計の抵抗R1・R2を求める問題です。

可動コイル形は電流の1乗に比例するトルクで動き、平均値を指示します。多重範囲電流計は、電流計に流せる最大電流(ここでは10mA)を基準に、各レンジで分流の式を立てて連立します。

出題のポイント

目次

平成19年度 理論科目 B問題16:問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 電気及び電子計測 平成19年度 B問題16 問題文
平成19年度 理論科目 B問題16 問題文

電験3種 理論科目 【電気及び電子計測】 平成19年度 B問題16

 可動コイル形計器について、次の(a)及び(b)に答えよ。

(a) 可動コイル形計器の駆動トルクは、コイルに流れる電流の(ア)に比例する。脈流を加えたとき、可動部の(イ)が大きいと指針の振動は抑えられ、計器は電流の(ウ)を指示する。この計器を電圧計として使うときは(エ)を直列に接続して測定範囲を拡大する。

(b) 内部抵抗ra=2Ω、最大目盛Im=10mAの可動コイル形計器に抵抗R1・R2を組み合わせ、最大目盛150mAと1Aの多重範囲電流計を作る。R1[Ω]とR2[Ω]の値を求める。

(a) 可動コイル形計器の原理に関する空欄(ア)(イ)(ウ)(エ)の組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(ア)(イ)(ウ)(エ)
(1)1乗慣性平均値倍率器
(2)2乗慣性実効値倍率器
(3)1乗摩擦平均値分流器
(4)2乗慣性平均値倍率器
(5)1乗慣性実効値分流器

(b) 内部抵抗ra=2Ω・最大目盛10mAの可動コイル形計器で150mAと1Aを測る多重範囲電流計の抵抗(R1[Ω]、R2[Ω])の組合せとして、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(R1(R2
(1)0.120.021
(2)0.0210.12
(3)0.140.020
(4)0.120.14
(5)0.0200.021

ポイント解説:可動コイル形は1乗・平均値、分流の2式を連立

(a) 可動コイル形は永久磁石の磁界と電流の積でトルクが生じ、電流の(ア)1乗に比例する。脈流では可動部の(イ)慣性が振動を抑え、指針は電流の(ウ)平均値を指示する。電圧計にするときは(エ)倍率器(直列抵抗)で範囲を広げる(電流計なら分流器)。よって(a)は(1)。

(b) 計器は最大10mAまで。150mAレンジ(分流器=R1+R2):計器10mAの電圧=分流140mAの電圧より 10×2=140×(R1+R2) → R1+R2=1/7Ω。1Aレンジ(分流器=R2、計器側=ra+R1):10×(2+R1)=990×R2 → R1=99R2−2。連立して R20.021Ω、R10.12Ω。よって(b)は(1)。

問題の解説

STEP1 (a)可動コイル形

電流の1乗に比例、慣性で振動抑制、平均値を指示、電圧計は倍率器。(a)=(1)。

STEP2 150mAの式

10×2=140×(R1+R2)→R1+R2=1/7Ω。

STEP3 1Aの式と連立

10×(2+R1)=990×R2→R1=99R2−2。連立してR2≒0.021、R1≒0.12Ω。(b)=(1)。

答え:(a)-(1),(b)-(1)

💡 覚え方
可動コイル形=電流の1乗に比例(平均値応答・直流用)。電圧計は倍率器(直列)、電流計は分流器(並列)。多重範囲電流計は各レンジで「計器の電圧=分流の電圧」を立て連立。

⚠️ よくある間違い
可動コイル形は電流の1乗(2乗は可動鉄片形等)、平均値を指示。150mAでは分流器がR1+R2、1Aでは分流器がR2で計器側にR1が入る。単位(mA→A)に注意。

まとめ

(a)1乗/慣性/平均値/倍率器→(1)
150mA10×2=140×(R1+R2)→R1+R2=1/7
1A10×(2+R1)=990×R2→R1=99R2−2
(b)R2≒0.021Ω、R1≒0.12Ω→(1)

▼あわせて解きたい関連問題
・電圧計電流計法の電力測定誤差(電気及び電子計測40):【理論】平成19年度 A問題14

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