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電気計器の種類と使い方【第2種電気工事士合格までの道】

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 こんにちは、あ~めっちゃ眠いっす☆しまじです☆ 

 第2種電気工事士試験合格への道、第47回。今回は、電気計器について書いていきます。

 目次

 

電気計器の種類

 電気計器には、

  • 電流計
  • 電圧計
  • 電力量計

などがあります。 また、次にあるような、動作原理に分類されます。

種類 記号 使用回路 計器
可動コイル形

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直流

電圧計

電流計

可動鉄片形

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交流

電圧計

電流計

整流形

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交流

電圧計

電流計

誘導形

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交流 電力量計

 いわゆる、電流や電圧を測る際の、計器の構造がどの様なものかを記号で表しています。また、計測できる電流電圧が、直流なのか交流なのかなども、記号で確認できます。

種類 記号
直流

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交流

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直流・交流

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平衡三相交流

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 さらに、計測する際の計器の置き方についても、その景気の種類によって決まっており、次の記号で表されます。

種類 記号

鉛直

(垂直)

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水平

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 これらの記号は、計測器に記載されていますので、計測を行う際には、確認が必要です。

 

電気計器の接続方法

 計器を回路に接続する、接続方法については、

  • 電圧計は、負荷と並列に接続する。
  • 電流計は、負荷と直列に接続する。
  • 電力計は、電流コイルを負荷と直列に、電圧コイルを負荷と並列に接続する。

 となります。

力率の計算

 計器を接続し、測定した値から力率を求めることができます。その式がこちら

  • cosθ=\frac{P}{VI}

  V:電圧値(V)

  I:電流値(A)

  P:電力値(W)

  cosθ:力率

計算上ではなく、実測値から求めた力率です。

 

倍率器

 計器の中での、電圧計についての話になります。回路の電圧を計測する際、測定しようとしている電圧計のメモリ値以上の電圧を測定したい場合に、倍率器を使うと、測定できるようになります。

 例えば、100(V)までしか計測できない電圧計でも、倍率器を接続することで、1000(V)を表示させて、計測ができるようになります。

 この時、倍率器の抵抗は電圧計に直列に接続されます。

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  r_{v}:電圧計の内部抵抗

  R_{m}:倍率器の抵抗

  v:電圧計の指示値

  V:測定したい電圧

  この図の様に、直列回路においては、流れる電流が同じで、電圧が分かれる為、この原理を利用して、倍率器を使用することで、電圧計の測定範囲を広げることが可能となります。

 この回路における、電流と電圧を表す式は、次のとおりです。

  • I=\frac{v}{r_{v}}=\frac{V-v}{R_{m}} (A)
  • R_{m}=\frac{V-v}{v}r_{v} (Ω)

 電圧計の測定レンジを、任意で変更することができます。

 

分流器

 さきほどの倍率器は、電圧計の測定範囲を広げるものでしたが、分流器は電流計の測定範囲を広げる為のものです。

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  r_{a}:電流計の内部抵抗

  R_{s}:分流器の抵抗

  I_{a}:電流計の指示値

  I:測定したい電流

図の様に、分流器の抵抗を電流計に対して、並行に取り付けます。抵抗が並列に接続されることで、電流が分岐することを利用して、計測できる範囲を広げています。

 この回路における、電圧と分流器の抵抗を表す式は、次のとおりです。

  • V=(I-I_{a})R_{s}=I_{a}r_{a} (V)
  • R_{s}=\frac{I_{a}}{I-I_{a}}r_{a} (Ω)

 電流計の測定レンジを、任意で変更することができます。

 

変流器

 最後に変流器について、変流器とは鉄心に、1次側と2次側で巻き数の異なる巻線する事で、交流電流を変換させるものです。「CT」とも書きますが、この変流器を使う事で、交流電流計の測定範囲を広げることができます

 接続の仕方は、1次側を負荷と直列に接続し、2次側に電流計を接続します。

 この変流器で、注意しなければならない事は、1次側に電流を流したまま、2次側を開放してしまうことです。もし、2次側を開放してしまうと、2次側に高電圧を発生して絶縁破壊を起こしたり、鉄心が過熱して変流器を焼損することがある為です。

 また、変流器の定格1次側電流と、定格2次側電流の比を変流比といいます

  • \frac{I_{1}}{I_{2}}=\frac{定格1次側電流}{定格2次側電流}=変流比

定格電流とは、流すことができる最大の電流値のことです。

 

例題1

 変流器「CT」の用途として、正しいものは?

  1. 交流を直流に変換する
  2. 交流の周波数を変える
  3. 交流電圧計の測定範囲を拡大する
  4. 交流電流計の測定範囲を拡大する

【解き方】

 変流器「CT」は、交流電流に対して、測定範囲を拡大することができるので、4が正しいです。

【解答】4

 

例題2

 内部抵抗0.03(Ω)、定格電流10(A)の電流計を40(A)まで測定できるようにしたい。次の内、正しいものは?

  1. 抵抗値が0.03(Ω)の分流器を並列に接続した。
  2. 抵抗値が0.01(Ω)の分流器を直列に接続した。
  3. 抵抗値が0.01(Ω)の分流器を並列に接続した。
  4. 抵抗値が0.03(Ω)の分流器を直列に接続した。

【解き方】

 まず、電流計の測定範囲を拡大する場合には、分流器を並列に接続しなければならないので、直列に接続している、2と4は誤りです。

  さらに、並列回路においては、電流計と分流器の抵抗にかかる電圧値が等しい為、

  • V=(I-I_{a})R_{s}=I_{a}r_{a} (V)
  • R_{s}=\frac{I_{a}}{I-I_{a}}r_{a} (Ω)

の式が成り立ちましたね。では、分流器の抵抗値を求めていきましょう。

 R_{s}:分流器の抵抗値

 I_{a}=10 (A):電流計の指示値

 I=40 (A):測定したい電流

 r_{a}=0.03 (Ω):電流計の抵抗値

より、

 R_{s}=\frac{I_{a}}{I-I_{a}}r_{a}=\frac{10}{40-10}\times0.03=\frac{1}{3}\times0.03=0.01 (Ω)

となり、分流器の抵抗値は0.01(Ω)、よって正しいのは3です。

【解答】3

 

今日のまとめ

 今日はなかなか深い内容でしたが、「電気計器」について学びました。接続次第で、計器の測定範囲を拡大出来ちゃいますっ

 次回は、電気工作物の検査についてになります。

 それでは