今回は平成18年度 理論科目 B問題15を解説します。抵抗Rと誘導性リアクタンスXからなり力率80%(遅れ)の平衡三相負荷について、(a)Y結線・線間210V・線電流14/√3AのときのリアクタンスXと、(b)同じ負荷をΔ結線し電源相電圧200Vとしたときの全消費電力を求めるB問題です。
(a)はY結線なので相電圧=線間/√3、相電流=線電流。|Z|=相電圧/相電流を出し、力率0.8からX=|Z|×0.6。(b)はΔ結線なので各枝に線間電圧(=相電圧×√3)がかかる点に注意し、P=3×枝電流²×Rで求めます。
出題のポイント

平成18年度 理論科目 B問題15:問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 理論科目 【電気回路(三相交流)】 平成18年度 B問題15
抵抗R〔Ω〕と誘導性リアクタンスX〔Ω〕からなり、力率が80%(遅れ)の平衡三相負荷に、対称三相交流電源を接続する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a)Y結線し、線間電圧210V・線電流14/√3Aであった。負荷の誘導性リアクタンスX〔Ω〕の値として、正しいのは次のうちどれか。
(1)4 (2)5 (3)9 (4)12 (5)15〔Ω〕
(b)(a)と同じ負荷をΔ結線し、電源の相電圧を200Vとした。この平衡三相負荷の全消費電力〔kW〕の値として、正しいのは次のうちどれか。
(1)8 (2)11.1 (3)13.9 (4)19.2 (5)33.3〔kW〕
ポイント解説:Y結線|Z|=相電圧/相電流、力率0.8でX=0.6|Z|。Δは枝が線間電圧
(a) Y結線:相電圧=線間/√3=210/√3、相電流=線電流=14/√3。|Z|=相電圧/相電流=(210/√3)/(14/√3)=210/14=15Ω。力率0.8よりcosφ=0.8、sinφ=0.6。X=|Z|sinφ=15×0.6=9Ω(R=15×0.8=12Ω)。
(b) Δ結線:同じ負荷(|Z|=15、R=12)。電源の相電圧200V→線間電圧=200√3≒346V。Δの各枝には線間電圧346Vがかかる。枝電流=346/15≒23.1A。全消費電力P=3×枝電流²×R。
問題の解説
STEP1 (a) インピーダンスとX
Y結線:|Z|=(210/√3)/(14/√3)=210/14=15Ω。力率0.8→X=15×sinφ=15×0.6=9Ω。よって(a)は(3)。
STEP2 (b) Δ枝の電圧・電流
電源相電圧200V→線間電圧=200√3≒346V。Δ枝は線間電圧346Vを受けるので、枝電流=346/15≒23.1A。
STEP3 (b) 全消費電力
P=3×I²×R=3×23.1²×12≒3×533×12≒19200W=19.2kW。よって(b)は(4)。
答え:(a)-(3),(b)-(4)
💡 覚え方
Y結線|Z|=相電圧/相電流(相電圧=線間/√3、相電流=線電流)。力率0.8ならR=0.8|Z|、X=0.6|Z|。Δは各枝が線間電圧、P=3I²R。
⚠️ よくある間違い
(a)は相電圧・相電流で|Z|。(b)のΔは各枝に線間電圧(=相電圧×√3=346V)がかかる(200Vではない)。力率でRを出す。
まとめ
| (a)|Z| | (210/√3)/(14/√3)=15Ω |
| (a)X | 15×0.6=9Ω …(3) |
| (b)Δ枝 | 線間346V,枝電流23.1A |
| (b)P | 3×23.1²×12≒19.2kW …(4) |
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