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))
問題文
<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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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)
<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。
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。
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]
◆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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