電気計測と電気機器（変圧器・誘導電動機）の一問一答

解説
電流計は、測りたい電流がそのまま計器を通るように、負荷と直列に接続します。電流計の内部抵抗はできるだけ小さくなっています。
電圧計は、測りたい2点間の電圧がそのまま計器にかかるように、負荷と並列に接続します。電圧計の内部抵抗はできるだけ大きくなっています。

他の選択肢が誤りである理由
・「電流計も電圧計も、負荷と直列に接続して測定する」は誤りです。電圧計を直列に接続すると、内部抵抗が大きいため回路にほとんど電流が流れなくなります。
・「電流計は負荷と並列に、電圧計は負荷と直列に接続する」は誤りです。接続方法が逆です。電流計を並列に接続すると、内部抵抗が小さいため大電流が流れて計器が壊れるおそれがあります。
・「電流計も電圧計も、負荷と並列に接続して測定する」は誤りです。電流計は直列に接続しなければ、負荷に流れる電流を測ることができません。

覚え方のポイント
「電流計は直列（内部抵抗が小さい）、電圧計は並列（内部抵抗が大きい）」。逆につなぐと、電流計は焼損のおそれがあります。

解説
電流計の測定範囲を広げるには、分流器（小さな抵抗）を電流計と並列に接続し、電流の大部分を分流器に流して、電流計には一部だけを流します。
電圧計の測定範囲を広げるには、倍率器（大きな抵抗）を電圧計と直列に接続し、電圧の大部分を倍率器に負担させます。

他の選択肢が誤りである理由
・「倍率器を電流計と直列に接続する」は誤りです。倍率器を直列に接続するのは、電圧計の測定範囲を広げる方法です。
・「倍率器を電流計と並列に接続する」は誤りです。倍率器は電圧計に使うもので、並列に接続するものではありません。
・「分流器を電流計と直列に接続する」は誤りです。分流器は電流計と並列に接続します。直列では電流を分けることができません。

覚え方のポイント
「電流計＋分流器＝並列（電流を分ける）」「電圧計＋倍率器＝直列（電圧を分ける）」。名前の「分流」「倍率」の意味から考えましょう。

解説
可動コイル形の計器は、永久磁石の磁界の中に置いたコイルに電流を流し、その力で指針を動かすもので、直流の測定に使われます。
可動鉄片形は、主に交流の電流計・電圧計に使われます。
誘導形は、交流の電力量計（積算電力計）などに使われます。整流形は、整流器と可動コイル形を組み合わせて交流を測る計器です。

他の選択肢が誤りである理由
・「可動コイル形 ― 交流専用」は誤りです。可動コイル形は直流用です。交流では電流の向きが変わるため、そのままでは指針が振れません。
・「可動鉄片形 ― 直流専用」は誤りです。可動鉄片形は主に交流用の計器です。
・「誘導形 ― 直流用の電圧計」は誤りです。誘導形は、交流の電力量計などに使われる計器です。

覚え方のポイント
「可動コイル形＝直流」「可動鉄片形＝交流」「誘導形＝交流の電力量計」「整流形＝交流（可動コイル形＋整流器）」。

解説
絶縁抵抗計（メガー）は、電気回路と大地の間や、電線相互の間の絶縁抵抗（MΩの単位）を測定する計器です。
測定のために、直流の高い電圧（例：250V、500Vなど）を加えて測ります。
電動機や配線の絶縁が劣化すると、漏電や感電の原因になるため、点検で必ず測定します。

他の選択肢が誤りである理由
・「接地抵抗計」は誤りです。接地抵抗計は、接地極と大地の間の接地抵抗（Ωの単位）を測る計器です。
・「回路計（テスター）」は誤りです。回路計（テスター）は、電圧・電流・抵抗などを簡易に測る計器で、絶縁抵抗の測定には絶縁抵抗計を使います。
・「検電器」は誤りです。検電器は、電路が充電されているかどうかを確認する器具です。

覚え方のポイント
「絶縁抵抗＝絶縁抵抗計（メガー）・MΩ」「接地抵抗＝接地抵抗計・Ω」。「直流の高い電圧を加えてMΩで測る」のが絶縁抵抗計です。

解説
変圧器の電圧は巻数に比例します（V₁÷V₂＝N₁÷N₂）。
V₂＝6,600V×50÷1,000＝330V となります。
このように、巻数比（変圧比）を使って電圧を変えることができます。

他の選択肢が誤りである理由
・「132,000V」は誤りです。132,000Vは、巻数比を逆に使った値です。
・「33V」は誤りです。33Vは、桁を誤った値です。
・「660V」は誤りです。660Vは、巻数比を10倍として計算した値です。

覚え方のポイント
変圧器は「電圧は巻数に比例、電流は巻数に反比例」。電圧を下げると、その分電流は大きくなります。

解説
損失のない変圧器では、1次側と2次側の電力は等しくなります（V₁×I₁＝V₂×I₂）。
I₁＝100V×10A÷200V＝5A となります。
電流は電圧（巻数）に反比例し、電圧の高い側の電流は小さくなります。

他の選択肢が誤りである理由
・「20A」は誤りです。20Aは、電流が電圧に比例すると考えた誤りです。
・「10A」は誤りです。10Aは、1次と2次の電流が等しいと考えた誤りです。
・「2.5A」は誤りです。2.5Aは、2次電流を電圧の比の2乗（4倍）で割った値です。電流は電圧の比の1乗に反比例します。

覚え方のポイント
変圧器では「電力は変わらない」。電圧が2倍の側は、電流が2分の1になります。

解説
三相誘導電動機の同期速度（回転磁界の速さ）は、Ns＝120×f÷p（f：周波数、p：極数）で求めます。
Ns＝120×50÷4＝1,500min⁻¹（回転/分）となります。
実際の回転速度は、すべりのため同期速度より少し遅くなります。

他の選択肢が誤りである理由
・「3,000min⁻¹」は誤りです。3,000min⁻¹は、2極の同期速度です。
・「1,000min⁻¹」は誤りです。1,000min⁻¹は、6極の同期速度です。
・「750min⁻¹」は誤りです。750min⁻¹は、8極の同期速度です。

覚え方のポイント
同期速度は「120f÷p」。50Hzなら、2極3,000・4極1,500・6極1,000（min⁻¹）と覚えておくと便利です。

解説
すべりは s＝(Ns−N)÷Ns（Ns：同期速度、N：回転速度）で求めます。
s＝(1,500−1,440)÷1,500＝60÷1,500＝0.04（4％）となります。
誘導電動機は、回転磁界と回転子の速さに差（すべり）があることで、トルクを生み出しています。

他の選択肢が誤りである理由
・「0.4」は誤りです。0.4は、桁を誤った値です。
・「0.96」は誤りです。0.96は、回転速度を同期速度で割った値（N÷Ns）です。
・「0.042」は誤りです。0.042は、同期速度ではなく回転速度で割った値（60÷1,440）です。すべりは同期速度で割ります。

覚え方のポイント
すべり＝「(同期速度−回転速度)÷同期速度」。一般的な誘導電動機のすべりは数％です。

解説
三相誘導電動機は、電源につながる3本の線のうち、任意の2本を入れ替えると、回転磁界の向きが逆になり、回転方向が逆になります。
消火ポンプでは、回転方向が逆だと規定の性能が出ないため、試運転で回転方向を確認します。

他の選択肢が誤りである理由
・「電源の電圧を定格の2倍に上げる」は誤りです。電圧を変えても、回転方向は変わりません。
・「電源の周波数を50Hzから60Hzに変える」は誤りです。周波数を変えると回転の速さは変わりますが、回転方向は変わりません。
・「3本の線を1本ずつ順番にずらしてつなぐ」は誤りです。3本すべてを順番に入れ替える（相順をずらす）と、回転方向は元のままです。

覚え方のポイント
回転方向を逆にするには「3本のうち2本を入れ替える」。ポンプの逆回転は試運転の確認項目です。

解説
誤差率（百分率誤差）は、(測定値−真の値)÷真の値×100（％）で求めます。
(102−100)÷100×100＝＋2％ となります。
測定値が真の値より大きいときはプラス、小さいときはマイナスの誤差になります。

他の選択肢が誤りである理由
・「－2％」は誤りです。測定値が真の値より大きいので、誤差はプラスになります。
・「＋1.96％」は誤りです。＋1.96％は、真の値ではなく測定値（102V）で割った値です。
・「＋0.02％」は誤りです。＋0.02％は、100を掛けて百分率にしていない値です。

覚え方のポイント
誤差率＝「(測定値−真の値)÷真の値×100」。割るのは「真の値」です。