第一種電気工事士(学科)「配電理論・配線設計」一問一答(全17問)

正解：d. 最大需要電力を負荷設備容量の合計で除した値

需要率＝最大需要電力／負荷設備容量の合計×100[%]で、設備容量に対して実際にどれだけ使われるかを示す。平均需要電力を最大需要電力で除した値は負荷率であるため誤り。各最大需要電力の総和を合成最大需要電力で除した値は不等率であるため誤り。分母と分子を入れ替えた式は需要率の定義と逆であるため誤り。

正解：b. 各負荷の最大需要電力の総和を合成最大需要電力で除した値

不等率＝各負荷の最大需要電力の総和／合成最大需要電力で、各負荷の最大値が発生する時刻がずれるほど大きくなり、通常1以上となる。分母分子を逆にした値は不等率の定義ではないため誤り。平均需要電力を設備容量で除した値は需要率・負荷率のいずれとも異なる別の量であり不等率ではないため誤り。不等率は力率とは無関係の指標であるため誤り。

正解：a. ある期間の平均需要電力を、その期間の最大需要電力で除した値

負荷率＝平均需要電力／最大需要電力×100[%]で、設備がどれだけ平準的に使われているかを示す。最大需要電力を設備容量で除した値は需要率であるため誤り。有効電力を皮相電力で除した値は力率であるため誤り。合成最大需要電力を用いる比は不等率の逆数であり負荷率ではないため誤り。

正解：c. 2000A

短絡電流は定格電流×100／%インピーダンスで求められ、100×100／5＝2000Aとなる。500Aは%インピーダンスを20%として計算した場合の値であり条件と一致しないため誤り。5A・20Aは定格電流より小さく、短絡時の電流としてあり得ないため誤り。

正解：c. 86A

電気設備技術基準の解釈では、電動機の定格電流の合計が50Aを超える場合、幹線の許容電流は電動機合計の1.1倍にその他の負荷を加えた値以上とする。60×1.1＋20＝86Aとなる。95Aは1.25倍(合計50A以下の場合の係数)を用いた値で条件に合わないため誤り。80Aは単純な合計で割増を行っておらず誤り。110Aは根拠となる算定式と一致しないため誤り。

正解：d. 分岐点から3m以下が原則だが、分岐電線の許容電流が幹線の遮断器の定格電流の35%以上なら8m以下でよい

原則は分岐点から3m以下だが、分岐電線の許容電流が幹線を保護する過電流遮断器の定格電流の35%以上なら8m以下、55%以上なら長さの制限を受けない。距離の制限が一切ないとする記述は原則を無視しており誤り。1m以下に限定する規定はないため誤り。55%以上の場合は長さ制限がなくなるため、必ず8m以下とする記述は誤り。

正解：a. 電線は直径1.6mm以上とし、コンセントは定格20A以下とする

20A分岐回路(配線用遮断器)では、軟銅線は直径1.6mm以上、接続するコンセントは定格20A以下と定められている。1.2mmは分岐回路の最小太さを下回り、30Aコンセントは遮断器の定格を超えるため誤り。2.6mm以上が要求されるのは30A分岐回路であるため誤り。コンセントの定格は遮断器の定格に応じて制限されるため「制限なし」は誤り。

正解：c. 負荷の不平衡に応じて片側の負荷に過大な電圧が加わる

中性線が断線すると2つの負荷が200Vに直列接続された状態となり、抵抗の小さい側の電圧が下がり、大きい側に過大な電圧が加わって機器の焼損につながる。負荷が接続されていれば電圧は0Vにならず危険が生じるため誤り。100Vのままとする記述、影響がないとする記述はいずれも直列接続となる現象を無視しており誤り。

正解：d. 電線1本の電流が小さくなり、電圧降下と電力損失が減る

単相3線式は200Vを利用でき、同じ電力なら電流が小さくなるため、電圧降下・電力損失を抑えられる。電流は小さくなるため大きくなるとする記述は誤り。負荷が平衡していれば中性線電流はほぼ0となるため誤り。単相3線式は100Vと200Vの両方の機器を使用できるため誤り。

正解：d. 負荷設備容量の差を総負荷設備容量の1/2で除した値で、原則40%以下とする

単相3線式の設備不平衡率は、中性線と各電圧側電線間に接続される負荷設備容量の差を総負荷設備容量の1/2で除して求め、原則40%以下に抑えることとされている。差ではなく和を用いる式は定義と異なるため誤り。実務上わずかな不平衡は避けられず、限度値が定められているため0%必須は誤り。設備不平衡率は三相回路だけでなく単相3線式にも適用されるため誤り。

正解：b. 3・I²・R

三相3線式では3本の電線それぞれに線電流Iが流れるため、電力損失は3I²Rとなる。2I²Rは往復2本の単相2線式の損失であるため誤り。√3を用いる式は電力の計算式と混同したもので、損失の式ではないため誤り。1線分のみのI²Rは3線分を考慮していないため誤り。

正解：d. P(tanθ1－tanθ2)

力率改善に必要な進相容量は、改善前後の無効電力の差であり、Q＝P(tanθ1－tanθ2)[kvar]で求められる。改善後から改善前を引く式は符号が逆で負の値となるため誤り。力率の差や力率の積を用いる式は無効電力の差を表さないため誤り。

正解：b. 同一管内に収める電線が3本以下の場合は0.70を乗じる

管内に複数の電線を収めると放熱が悪くなるため許容電流を低減する必要があり、同一管内3本以下では0.70を乗じ、本数が増えるほど係数は小さくなる。係数が1.0で減少しないとする記述、本数が多いほど許容電流が増えるとする記述はいずれも放熱条件と矛盾するため誤り。電流減少係数は電線本数によって定まる係数であるため誤り。

正解：b. 電線の太さを細くする

電線を細くすると抵抗が大きくなり電圧降下は増大するため、対策として適切でない。電線を太くすれば抵抗が減り電圧降下は小さくなる。力率改善や配電電圧の昇圧は線路電流を減らすため、いずれも電圧降下の低減に有効である。

正解：c. 1日の出力電力量を、出力と損失の電力量の和で除して求める

全日効率は1日の出力電力量／(出力電力量＋1日の損失電力量)で求め、負荷の変動を含めた1日単位の効率を示す。定格出力時の効率とは負荷率が異なるため一致するとは限らず誤り。鉄損は励磁している限り負荷の有無にかかわらず発生するため誤り。銅損も損失に含めて計算するため誤り。

正解：c. 電流が1/2になるため、電力損失は1/4になる

同一電力では電流は電圧に反比例するため電圧を2倍にすると電流は半分となり、電力損失はI²Rに比例するので損失は4分の1になる。損失も半分になるとする記述は、損失が電流の1乗に比例すると誤解したもので誤り。損失が4倍になるとする記述は、電圧を上げると電流は減るため誤り。電流が変わる以上損失も変わるので、損失は変化しないとする記述も誤り。

正解：c. 同時に使用する負荷の合計電流が分岐回路の定格を超えないように、用途に応じて回路を分けて設計する

分岐回路は同時使用される負荷電流の合計が定格を超えないよう、用途ごとに適切に分割して設計する。コンセントの数を増やしても負荷電流が減るわけではないため誤り。遮断器の定格を上げるだけで電線の太さを見直さないと電線が保護されず危険であるため誤り。大容量機器はむしろ専用回路とするのが望ましく、照明回路にまとめるのは適切でないため誤り。