電気及び電子計測36【電験3種 理論】可動コイル形(平均値)と可動鉄片形(実効値)電流計の指示の違いを理解する!平成21年度 A問題14 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21年度 A問題14 (ア)可動鉄片形A2は直流でも実効値=100mA (イ)可動コイル形A1は交流で平均0mA→(3)

今回は平成21年度 理論科目 A問題14を解説します。可動コイル形直流電流計A1と可動鉄片形交流電流計A2を、直流回路(図1)と交流回路(図2)につないだときの指示値を比較する問題です。

可動コイル形は電流の平均値に応答し、可動鉄片形は実効値に応答します。直流では平均値=実効値ですが、正弦波交流では平均値が0になる点がポイントです。

出題のポイント

目次

平成21年度 理論科目 A問題14: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21年度 A問題14 問題文
平成21年度 理論科目 A問題14 問題文

電験3種 理論科目 【電気及び電子計測】 平成21年度 A問題14

 可動コイル形直流電流計A1と可動鉄片形交流電流計A2の2台の電流計がある。図1のようにA1とA2を抵抗100Ωと電圧10Vの直流電源の回路に接続したとき、A1の指示は100mA、A2の指示は(ア)mAであった。また、図2のように周波数50Hz・電圧100Vの交流電源と抵抗500ΩにA1とA2を接続したとき、A1の指示は(イ)mA、A2の指示は200mAであった。ただし、A1とA2の内部抵抗はどちらも無視できるものであった。

空白箇所(ア)及び(イ)に当てはまる最も近い値[mA]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)
(1)00
(2)141282
(3)1000
(4)0141
(5)100141
図1 直流回路(10V・100Ω) 図2 交流回路(100V・50Hz・500Ω)にA1・A2を接続(問題図)
図1 直流回路(10V・100Ω) 図2 交流回路(100V・50Hz・500Ω)にA1・A2を接続(問題図)

ポイント解説:可動コイル形=平均値、可動鉄片形=実効値

(ア) 図1は直流回路で電流=10/100=100mA(一定)。可動鉄片形A2実効値に応答するが、直流では実効値=平均値=100mA。よって(ア)=100mA

(イ) 図2は交流回路。可動コイル形A1平均値に応答するが、正弦波交流の1周期平均は正負が打ち消して0。よって(イ)=0mA(可動コイル形は交流ではほとんど振れない)。したがって(ア)100・(イ)0で答えは(3)。(A2は交流の実効値100/500=200mAを正しく示している。)

問題の解説

STEP1 直流でのA2

図1は直流100mA。可動鉄片形は実効値だが直流では平均値と同じ100mA。(ア)=100。

STEP2 交流でのA1

図2は交流。可動コイル形は平均値応答。正弦波の平均は0。(イ)=0。

STEP3 結論

(ア)100、(イ)0。答えは(3)。

答え:(3)

💡 覚え方
可動コイル形=平均値応答(直流用、交流では0)。可動鉄片形=実効値応答(交流直流両用)。直流では平均値=実効値。正弦波交流の平均値は0(全波では2Vm/π)。

⚠️ よくある間違い
可動コイル形は交流(正弦波)で平均0を指す(振れない)。可動鉄片形は直流でも実効値(=直流値)を正しく示す。141(=100√2)や282を選ばない。

まとめ

A1可動コイル形=平均値応答
A2可動鉄片形=実効値応答
(ア)直流100mA→A2=100mA
(イ)交流正弦波→A1=平均0mA
答え(3)

▼あわせて解きたい関連問題
・誘導形電力量計の原理と誤差率(電気及び電子計測35):【理論】平成22年度 B問題16

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