第三種電気主任技術者試験 / 令和4年度第三種電気主任技術者下期試験 理論科目 / 各問題解説 / 問80
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令和4年度第三種電気主任技術者下期試験 理論科目 問80 解説 問8 問8 次の文章は、交流における波形率、波高率に関する記述である。

設問図

問8 波形率とは、実効値の(ア)に対する比(波高率= 実効値 波高 )をいう。波形率 の値は波形によって異なり、正弦波と比較して、三角波のようにとがっていれば、 波形率の値は(イ)になり、方波のように平らであれば、波形率の値は (ウ)になる。 波高率とは、(エ)の実効値に対する比(波高率= 実効値 波高 )をいう。波高率 の値は波形によって異なり、正弦波と比較して、三角波のようにとがっていれば、 波形率の値は(オ)になり、方波のように平らであれば、波高率の値は (カ)になる。

  1. 平均値 ✓ 正答
  2. 最大値
  3. 最小値
  4. 平均値
  5. 最大値
  6. 最小値

解説

波形率と波高率の定義と形状による比較

正答は「平均値」、「大きい」、「小さい」、「最大値」、「大きい」、「小さい」の組み合わせとなります。

波形率と波高率は、交流波形の特性を表す重要な指標であり、その定義と形状による値の変化を理解することが、この問題を解く鍵となります。

1. 波形率の定義

波形率とは、交流電流や交流電圧の実効値を、その波形の平均値で割った比率(波形率 = 実効値 / 平均値)です。この値は、波形の尖り具合や平坦さによって変化します。

  • 正弦波の波形率: 正弦波は、交流波形の基準となる波形であり、その波形率は約 1.11 となります。
  • 三角波: 三角波は、正弦波と比較して「とがった」形状をしています。波形がとがっているほど、実効値に占める平均値の割合が小さくなるため、波形率の値は正弦波よりも大きくなります。
  • 方波: 方波は、正弦波と比較して「平らな」形状をしています。波形が平らであるほど、実効値に占める平均値の割合が大きくなるため、波形率の値は正弦波よりも小さくなります。

2. 波高率の定義

波高率とは、交流電流や交流電圧の最大値(波高値)を、その波形の実効値で割った比率(波高率 = 最大値 / 実効値)です。この値も、波形の形状によって変化します。

  • 正弦波の波高率: 正弦波の波高率は約 1.414 となります。
  • 三角波: 三角波は、正弦波と比較して、より急峻な変化を持つため、「とがった」形状と見なせます。最大値と実効値の比率が大きくなるため、波高率の値は正弦波よりも大きくなります。
  • 方波: 方波は、平坦な部分が多いため、最大値と実効値の比率が小さくなります。そのため、波高率の値は正弦波よりも小さくなります。

3. 空白箇所の特定

以上の定義と性質を踏まえて、文章中の空白箇所を特定します。

  • (ア): 波形率の定義における分母は「平均値」です。
  • (イ): 三角波のようにとがっていれば、波形率の値は正弦波より「大きく」なります。
  • (ウ): 方波のように平らであれば、波形率の値は正弦波より「小さく」なります。
  • (エ): 波高率の定義における分子は「最大値」です。
  • (オ): 三角波のようにとがっていれば、波高率の値は正弦波より「大きく」なります。
  • (カ): 方波のように平らであれば、波高率の値は正弦波より「小さく」なります。

これらの結果をまとめると、「平均値」、「大きく」、「小さく」、「最大値」、「大きく」、「小さく」となり、選択肢(1)に合致します。

各波形の具体的な値として、正弦波の波形率を1.11、波高率を1.414とすると、三角波の波形率(約1.73)、波高率(約1.73)はこれらより大きく、方波の波形率(1.0)、波高率(1.0)はこれらより小さいことが確認できます。

正弦波、三角波、方波の波形を思い浮かべながら、それぞれの波形率と波高率がどのように変化するかを比較してみましょう。

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