令和7年度下期理論問14

整流形電圧計で方形波を測ったときの指示値（波形率の掛け違い）

理論A問題配点 5点

出典：一般財団法人電気技術者試験センター令和7年度下期第三種電気主任技術者試験理論科目問題（問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています）

正解

(4)

正解の出典：同センターが公表している解答

解説

整流形電圧計（全波整流形）は、中身では**整流した波形の平均値**を測っている。ところが目盛は「正弦波を測ったときに実効値が読める」ように作ってある。

正弦波では実効値 ÷ 平均値 = 1.11（波形率）。そこでメーカーは、測った平均値に1.11を掛けた値を表示するように目盛を刻んでいる。

つまり指示値 = （全波整流した波形の平均値）× 1.11。

この問題の波形は、20msの周期のうち 0〜10ms が 8V、10〜20ms が 0V。すべて正の値なので整流しても形は変わらない。平均値 = (8 × 10 + 0 × 10) / 20 = 4 V

指示値 = 4 × 1.11 = 4.44 V。正解は(4)。

注意すべきは、この波形の**本当の実効値**は 4.44 V ではないこと。実効値は √((8²×10 + 0²×10)/20) = √32 ≈ 5.66 V。つまり整流形電圧計は、正弦波でない波形を測ると値を間違える。選択肢(1)の5.66はその真の実効値で、引っかけとして置かれている。

選択肢ごとの理由

(1)5.66 はこの波形の真の実効値 √32。整流形電圧計は平均値を測っているので、この値は指示しない。
(2)5.14 は平均値に別の係数を掛けた場合の値。全波整流形の波形率は1.11。
(3)4.62 も係数の取り違え。1.11を使う。
(4)正しい。平均値 4 V × 1.11 = 4.44 V。
(5)4.00 は平均値そのもの。目盛が実効値になっているので1.11倍された値が表示される。

この論点は、データセンターの現場でこう出てくる

「測定器が正弦波を前提にしているかどうか」は、データセンターの電流を測るときに直接効いてくる、実務そのものの論点。 DCの負荷はサーバ電源・UPS・空調のインバータで、電流波形は正弦波からかなり歪んでいる（高調波を多く含む）。ここで平均値整流式のクランプメータを使うと、この問題とまったく同じ理由で値がずれる。歪んだ波形ほど誤差が大きくなり、実際より小さく出ることが多い。だから現場では**真の実効値（True RMS）対応**のクランプメータを使う。ブレーカの容量に対して何％流れているかを判断する場面で、10〜20%の誤差は致命的で、「まだ余裕がある」と誤認したまま増設して落とすことになる。さらに進んだ現場では、電力品質アナライザで高調波の次数ごとの含有率（THD）まで測る。中性線に第3調波が重なって、相電流より中性線電流が大きくなる現象は、三相4線式のDC分電盤で実際に起こる。「測定器が何を測っているか」を分かっていないと、この異常を数字として捉えられない。

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