第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和5年度(2023年)下期
問16 (理論 問15(b))

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問題

第三種 電気主任技術者試験 令和5年度(2023年)下期 問16(理論 問15(b)) (訂正依頼・報告はこちら)

抵抗R[Ω]、誘導性リアクタンスX[Ω]からなる平衡三相負荷(力率80%)に対称三相交流電源を接続した交流回路がある。次の問に答えよ。

<図1>の各相の負荷を使ってΔ結線し、図2のように相電圧200Vの対称三相電源に接続した。この平衡三相負荷の全消費電力の値[kW]として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
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この過去問の解説 (2件)

01

この問題を解くポイントは、三相回路のΔ結線をY結線に変換して等価回路を作り、消費電力を求めることです。

それでは問題を見ていきましょう。

条件整理をします。

Δ結線の三相負荷

相電圧200 V

Δ結線の各相における抵抗R = 12 Ω

Δ結線の各相におけるリアクタンスX = 9 Ω

求めるのは、三相負荷の全消費電力です。

選択肢4. 19.2

1.Δ結線をY結線に変換すると、各相の抵抗とリアクタンスはΔ結線の値の1 ÷ 3となります。
R = 12 ÷ 3 = 4 Ω
X = 9 ÷ 3 = 3 Ω

よって、Y結線のインピーダンス Z は、
Z = √(R² + X²)
Z = √(4² + 3²)
Z = √25
Z = 5 Ω となります。

 

2.等価回路での相電流を求めます。
相電流Iはオームの法則を用いて求めます。

I = V ÷ Z
I = 200 ÷ 5
I = 40 A

 

3.単相の消費電力を求めます。
単相の消費電力Pは以下の式で求めます。

P = I² × R
P = 40² × 4
P = 6.4 kW

 

4.求めたいのは、三相全消費電力のためP×3をします。
P3相 = 3 × 6.4
P3相 = 19.2 kW

正解は19.2です。

まとめ

Δ結線をY結線に変換して等価回路を考え、オームの法則を用いて相電流を求め、最終的に三相全消費電力を求めました。

一言知識

「Δ結線とY結線の変換とは?」
Δ結線とY結線の変換は、三相回路で等価なインピーダンスや電流を求めるときに使用され、三相電力計算の基礎となります。

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02

Y結線の抵抗と誘導性リアクタンスのままΔ結線に繋ぎ直した場合の全消費電力を求める計算問題です。

 

計算に必要な値と量記号は以下の通りです。

 

1相あたりのインピーダンスZ:15 [Ω] ※前問より引用

Δ結線の相電圧EΔ:EY√3=200√3[V] ※Y結線の相電圧を線間電圧にしています

力率cosθ:0.8

 

Δ結線の相電流:I[A]

Δ結線1相分の消費電力:P[W]

Δ結線の全消費電力:P0[kW]

選択肢4. 19.2

◆Δ結線の相電流を求めます

オームの法則より

 

I=EΔ/Z

=200√3/15

=40√3/3[A]

 

◆Δ結線1相あたりの消費電力を求めます

消費電力を求める公式より

 

P=EΔIcosθ

=200√3✕(40√3/3)✕0.8

=(200✕40✕3✕0.8)/3

=19200/3[W]

 

◆Δ結線の全消費電力を求めます

 

P0=3P

=3✕(19200/3)

=19200[W]

=19.2[kW]

 

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