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電験３種過去問【2019年理論 問3】

2022年4月24日

【電磁気】磁化特性に関する知識《空所問題》

　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B[T]及びH[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V[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。コイルの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【（イ）】。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個所（ア）、（イ）、（ウ）及び（エ）に当てはまる組合せとして、正しいものを（１）～（５）のうちから一つ選べ。

  （ア） （イ） （ウ） （エ）
（１） 1 大きくなる 小さくなる 大きくなる
（２） 2 大きくなる 小さくなる あまり変わらない
（３） 3 あまり変わらない あまり変わらない 小さくなる
（４） 2 小さくなる 大きくなる あまり変わらない
（５） 1 小さくなる 大きくなる あまり変わらない
解答と解説はこちら

解答

（２）

解説

　ヒステリシス曲線に関する問題。コイルに流れる電流が最大となるとき、鉄心の磁界の強さHと磁束密度Bが最大となるので、（ア）２が正解。

　コイルに周波数ｆ[Hz]のV[V]の交流電圧かけた時、コイルのインダクタンスがL[H]とすると、流れる電流をI[A]は

　I=V/(2πfL)[A]　…（１）

　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、（１）式より分母の周波数ｆが小さくなるので、電流Iは増加する。結果として、磁界の強さHも増加するためヒステリシスループの面積は（イ）大きくなる。

　周波数が一定で、電源電圧実効値が低下したとき、（１）式より分子の電圧Vが小さくなるので、電流Iは減少する。結果として、磁界の強さHも減少するためヒステリシスループの面積は（ウ）小さくなる。 

　コイル電流実効値が一定であれば、磁界の強さHも一定であるため、ヒステリシスループの面積は（エ）あまり変わらない。

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Posted by ちゅん