建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第51回(令和3年度(2021年))
問98 (建築物の構造概論 問99)
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問題
建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第51回(令和3年度(2021年)) 問98(建築物の構造概論 問99) (訂正依頼・報告はこちら)
- 同一定格の電力では、同一電流値であれば交流のピーク電圧値は、直流に比べて高い。
- 建築設備に電力を送るケーブルの許容電流値は、配線用遮断器の定格電流値より小さくする。
- 電動機の起動時に過電流が流れて異常を起こさないために、スターデルタ起動方式が用いられる。
- 電力は、電圧と電流の積に比例する。
- 地域マイクログリッドとは、自然エネルギー発電を組み合わせ、地域の電力需要を満足する電力システムである。
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この過去問の解説 (3件)
01
正解は、「建築設備に電力を送るケーブルの許容電流値は、配線用遮断器の定格電流値より小さくする。」です。
この問題は、電気及び電気設備に関するものです。
電気設備の設計・施工・運用においては、安全性・効率性・信頼性が求められます。
電力の基本的な性質(電圧・電流・電力の関係)や、
ケーブルの許容電流値と遮断器の定格電流値の関係は、
安全設計の基本であり、誤った理解は火災や事故の原因となるため、注意が必要です。
正しいです。交流(AC)は時間とともに電圧が変化する波形であり、
正弦波の場合、ピーク電圧は実効値の約1.4倍です。
一方、直流(DC)は電圧が一定であり、ピーク値=実効値です。
よって、同一電流値・同一電力で比較した場合、交流のピーク電圧は直流より高くなります。
これは、電気機器の絶縁設計や安全対策において重要です。
不適当です。ケーブルの許容電流値は、遮断器の定格電流値以上です。
遮断器は過電流時に回路を遮断する保護装置であり、
ケーブルが遮断器よりも低い電流しか流せない場合、
遮断器が作動する前にケーブルが過熱・発火する危険が大きいです。
よって、遮断器の定格電流値はケーブルの許容電流値以下に設定して下さい。
正しいです。三相誘導電動機は起動時に定格電流の数倍の過電流が流れるため、
直接起動では設備に負担がかかります。
スターデルタ(Y-Δ)起動方式は、起動時にスター結線で電圧を抑え、
回転が安定した後にデルタ結線へ切り替えることで、起動電流を約1/3に低減できます。
中容量以上の電動機で広く用いられる方式であり、
異常防止に有効です。
正しいです。電力(W)は、基本的に電圧(V)と電流(A)の積です。
直流では P = V×I で、交流では力率(cosθ)を考慮して P = V×I×\cosθです。
力率が1の場合は直流と同様の比例関係になります。
電力の基本式は、電気設備の設計・運用において最も基本的で重要です。
正しいです。地域マイクログリッドは、太陽光・風力・バイオマスなどの、
自然エネルギーを活用し、地域内で発電・蓄電・消費を完結させる分散型電力システムです。
災害時の自立運転や、電力の地産地消、CO₂削減などのメリットがあります。
スマートグリッド技術と連携することで、効率的かつ持続可能な電力供給が可能です。
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02
この問題で覚えておくポイントは以下の通りです。電気設備の問題では、ケーブルの許容電流と配線用遮断器(ブレーカー)の定格電流の大小関係が重要です。安全な配線設計の基本として、ケーブルがブレーカーより先に損傷しないよう設計する原則を理解しておきましょう。
正しいです。
交流の実効電圧(Vrms)は直流の電圧と同一電力・同一電流になる値ですが、交流のピーク電圧(最大値)は実効値の√2倍(約1.41倍)になります。そのため、同じ実効値・電流であれば交流のピーク電圧は直流の電圧よりも高くなります。
誤りです。
ケーブルの許容電流値は、配線用遮断器(ブレーカー)の定格電流値より大きくする必要があります。許容電流がブレーカーの定格電流より小さいと、ブレーカーが動作する前にケーブルが過電流により過熱・損傷してしまいます。安全な配線設計では「ケーブルの許容電流 ≥ ブレーカーの定格電流」とすることが原則です。
正しいです。
電動機(モーター)は起動時に定格電流の数倍もの突入電流が流れます。スターデルタ(Y-Δ)起動方式は、起動時にスター結線で電圧を1/√3に低下させ起動電流を抑制し、通常運転時はデルタ結線に切り替える方式です。
正しいです。
直流の電力はP=V×I(電圧×電流)、交流の有効電力はP=V×I×cosφ(力率を含む)で表されます。いずれも電圧と電流の積に比例します。
正しいです。
マイクログリッドは、太陽光・風力などの自然エネルギー発電や蓄電池等を組み合わせ、地域単位で電力需給を自律制御するシステムです。停電時の自立運転や電力の地産地消が特徴です。
配線設計の基本は「ケーブルの許容電流>ブレーカーの定格電流」です。先にブレーカーが動作してケーブルを守るのがシステムの安全設計の考え方です。スターデルタ起動や交流のピーク電圧の概念も合わせて整理しておきましょう。
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03
電気設備では、電圧・電流・電力の基本関係に加えて、ケーブルや遮断器による保護、電動機の起動方式、地域単位の電力供給システムなどを理解する必要があります。特に配線用遮断器は、ケーブルを過電流から守るための装置なので、ケーブルの許容電流との大小関係が重要です。
適切です。交流で一般に表示される電圧は実効値です。正弦波交流では、ピーク電圧は実効値の√2倍になります。同じ電力を同じ電流で扱う場合、交流の実効値と直流電圧は対応しますが、交流には波形の山となるピーク値があるため、ピーク電圧は直流電圧より高くなります。
不適切です。ケーブルの許容電流値は、配線用遮断器の定格電流値以上にする必要があります。遮断器は、過電流が流れたときに回路を遮断してケーブルの過熱や火災を防ぐためのものです。ケーブルの許容電流が遮断器の定格電流より小さいと、遮断器が作動する前にケーブルが過熱するおそれがあります。
適切です。電動機は起動時に大きな電流が流れやすく、電源設備への負担や電圧降下、機器の異常につながることがあります。スターデルタ起動方式は、起動時にはスター結線で電圧を抑えて起動電流を小さくし、運転が安定した後にデルタ結線へ切り替える方法です。
適切です。直流回路では、電力は電圧と電流の積で表されます。交流回路では力率の影響を受けるため、有効電力は電圧、電流、力率の積で表されますが、基本的には電圧と電流が大きくなるほど電力も大きくなります。そのため、電力は電圧と電流の積に比例するという記述は適切です。
適切です。地域マイクログリッドは、太陽光発電などの再生可能エネルギー、蓄電池、非常用発電設備などを組み合わせ、地域内で電力を供給・調整する仕組みです。災害時に大規模電力系統から切り離して地域内で電力供給を継続できる場合もあり、防災性やエネルギー自立性の向上に役立ちます。
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