第三種電気主任技術者・2019年度・理論

2019年度 理論 問3

図は積層した電磁鋼板の鉄心の磁化特性(ヒステリシスループ)を示す。図中の BB [T] 及び HH [A/m] はそれぞれ磁束密度及び磁界の強さを表す。この鉄心にコイルを巻きリアクトルを製作し、商用交流電源に接続した。実効値が VV[V]の電源電圧を印加すると図中に矢印で示す軌跡が確認された。コイル電流が最大のときの点は (ア) である。次に、電源電圧実効値が一定に保たれたまま、周波数がやや低下したとき、ヒステリシスループの面積は (イ)。一方、周波数が一定で、電源電圧実効値が低下したとき、ヒステリシスループの面積は (ウ)。最後に、コイル電流実効値が一定で、周波数がやや低下したとき、ヒステリシスループの面積は (エ)。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

2019年度 理論 問3の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2019年度 理論 問3

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正答:(2)

要点

正解は(2)。(ア)。コイル電流 II と磁界の強さ HH は比例する(アンペールの法則 NI=HlNI=Hl)。したがって、電流が最大のときは HH が最大となる点「2」である。

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正解は(2)です。
・(ア): コイル電流 II と磁界の強さ HH は比例する(アンペールの法則 NI=HlNI=Hl)。したがって、電流が最大のときは HH が最大となる点「2」である。
・(イ): 電圧 V≈4.44fNϕmSV \approx 4.44 f N \phi_m S より、磁束密度最大値 Bm∝VfB_m \propto \dfrac{V}{f} の関係がある。電圧 VV 一定で周波数 ff が低下すると、BmB_m は大きくなる。ヒステリシスループの面積は最大磁束密度が増加すると拡大するため、「大きくなる」。
・(ウ): 周波数一定で電圧 VV が低下すると、BmB_m は小さくなるため、ループ面積は「小さくなる」。
・(エ): コイル電流実効値が一定の場合、磁界の強さ HH の最大値も一定となる。周波数が変化しても、ヒステリシスループの形状(B−HB-H特性)自体は材料特性であり、最大磁界 HmH_m が同じであれば通る軌跡はほぼ変わらないため、面積は「あまり変わらない」。
以上より、選択肢(2)が正解です。

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