図には電源の極性指定がないため、e₁・e₂・vの基準の向きがそろって加わり合うものとして v = e₁ + e₂ とする。
令和6年度 下期 第三種電気主任技術者 理論 問8
図のように、二つの正弦波交流電圧源 e₁[V]、e₂[V] が直列に接続されている回路において、合成電圧 v[V] の最大値は e₁ の最大値の (ア) 倍となり、その位相は e₁ を基準として (イ)[rad] の (ウ) となる。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

選択肢
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位相 ωt+θ を基準に、e₁ を E∠0、e₂ を √3E∠π/2 のフェーザ(最大値表示)で表すと、v = E + j√3E = E(1 + j√3)。大きさは |1 + j√3| = √(1²+(√3)²) = 2 なので最大値は 2E で、e₁ の最大値 E の 2 倍(ア=2)。偏角は tan φ = √3/1 = √3 より φ = π/3[rad]。偏角が正なので e₁ を基準に進み(イ=π/3、ウ=進み)。したがって v = 2E sin(ωt+θ+π/3)。正解は (3)。
各選択肢の解説
- (1)
(ア) 1/2、(イ) π/3、(ウ) 進み
(ア)=1/2 が誤り。合成フェーザ E(1+j√3) の大きさは 2E であり、e₁ の最大値 E の 2 倍。1/2 倍にはならない。(イ)π/3、(ウ)進みの部分は正しいが、組合せとして不適。
- (2)
(ア) 1+√3、(イ) π/6、(ウ) 遅れ
(ア)=1+√3 が誤り。1+√3 は両者の最大値を単純に足した値(E+√3E)で、位相が π/2 ずれているので単純加算はできない。正しくは √(1+3)=2。また位相も tan φ=√3 から π/3 の進みであり、π/6 の遅れは誤り。
- (3)
(ア) 2、(イ) π/3、(ウ) 進み
正しい。合成フェーザ E(1+j√3) の大きさは 2E なので (ア)=2、偏角は tan φ=√3 より π/3 で正の向きなので、e₁ を基準に π/3[rad] の進み。
- (4)
(ア) √3、(イ) π/6、(ウ) 遅れ
(ア)=√3 が誤り。√3 は e₂ の最大値√3Eとe₁の最大値Eとの比であり、合成電圧の最大値は 2E なので 2 倍。位相も π/6 の遅れではなく、π/3 の進み。
- (5)
(ア) 2、(イ) 2π/3、(ウ) 進み
(ア)=2 と (ウ)=進み は正しいが、(イ)=2π/3 が誤り。tan φ = √3/1 = √3 となる φ は π/3 であり、2π/3 ではない(tan(2π/3)=−√3 で、実部が正・虚部が正の合成にはならない)。
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