令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 機械(電気技術者試験センター)問6
機械
三相短絡電流に関する問題
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定格出力11 000 kV・A,定格電圧6 600 V の三相同期発電機がある。三相短絡電流750 A を流すのに必要な界磁電流が54 A である場合,この発電機の定格電流に等しい三相短絡電流を流すのに必要な界磁電流[A]の値として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
- 169
- 296
- 3120
- 4208
- 5289
答えと解説
✓ これが正解169
解説
定格電流962 Aに比例させ、界磁電流は54×962/750≒69 Aです。
同期発電機の短絡特性(三相短絡したときの短絡電流と界磁電流の関係)は、ほぼ直線になります。短絡時は電機子反作用で磁気回路が飽和しにくいためで、短絡電流は界磁電流に比例すると考えて計算します。
まず定格電流を求めます。三相の定格容量は P=√3VnIn なので、In=P/(√3Vn)=11 000×10³/(√3×6 600)≒962 A です。短絡電流 750 A に必要な界磁電流が 54 A なので、比例の関係から If=54×962/750≒69.3 A となります。
別の順で確かめます。界磁電流1 A あたりの短絡電流は 750/54≒13.9 A なので、962 A を流すには 962/13.9≒69.3 A の界磁電流が必要で、同じ値になります。
最も近いのは 69 A です。三相の定格電流は容量を √3 と線間電圧の積で割ること、短絡特性は直線なので比例計算でよいこと、の2点が要点です。
ほかの選択肢の解説
- 296:96 A は、正しい計算の結果と合わない値です。定格電流は 11 000×10³/(√3×6 600)≒962 A で、短絡電流が界磁電流に比例することから 54×962/750≒69 A となり、96 A にはなりません。
- 3120:120 A は、定格電流を √3 で割らずに 11 000×10³/6 600≒1 667 A とし、比例計算した値です(54×1 667/750=120)。三相の電流は容量を √3×線間電圧で割ります。
- 4208:208 A は、定格電流を求めるときに √3 で割る代わりに掛けて 2 887 A とし、比例計算した値です(54×2 887/750≒208)。√3 の扱いが逆になっています。
- 5289:289 A も、正しい計算の結果と合わない値です。√3 を掛けて定格電流を 2 887 A と取り違えても 208 A で、正しい定格電流 962 A を比例の計算に入れると約 69 A になります。
出典:令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 機械 問6(電気技術者試験センター)。1問ずつ解ける形に加工しています(B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し)。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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