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令和8年度上期第三種電気主任技術者試験 電力(電気技術者試験センター)問17(b)

電力

線路損失の減少量の値[W]

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図のように,電圧線及び中性線の抵抗がそれぞれ0.15 Ω及び0.20 Ωの100/200 V 単相3 線式配電線路に,力率が100 %で電流がそれぞれ75 A 及び50 A の二つの負荷が接続されている。

この配電線路にバランサを接続した場合について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。

ただし,負荷電流は一定とし,線路抵抗以外のインピーダンスは無視するものとする。

100/200 V単相3線式配電線路の回路図。変圧器二次側から,上側の電圧線(抵抗0.15 Ω),中性線(抵抗0.20 Ω),下側の電圧線(抵抗0.15 Ω)が出る。上側の電圧線と中性線の間に75 Aの負荷,中性線と下側の電圧線の間に50 Aの負荷が接続される。線路の末端には,二つの巻線を直列にして中点を中性線につないだバランサが開閉器を介して接続されている

(b) バランサを接続したことによる線路損失の減少量の値[W]として,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

答えと解説

✓ これが正解5172

解説

バランサの接続で線路損失は171.875 W、約172 W減ります。

(a)で求めたとおり、バランサを接続すると上下の電圧線の電流は62.5 Aにそろい、中性線の電流は0になります(バランサの各巻線の電流は12.5 A)。線路損失は各電線の抵抗×電流の2乗の和なので、接続前後で計算して差を取ります。

接続前は、上側の電圧線75 A、下側の電圧線50 A、中性線25 Aです。線路損失は0.15×75²+0.15×50²+0.20×25²=843.75+375+125=1 343.75 Wです。

接続後は、電圧線が上下とも62.5 A、中性線は0 Aなので、0.15×62.5²×2=0.15×3 906.25×2=1 171.875 Wです。

減少量は1 343.75-1 171.875=171.875 W、すなわち約172 Wです。検算として、中性線の損失125 Wがなくなる分と、電圧線の損失が843.75+375-1 171.875=46.875 W減る分を足しても、125+46.875=171.875 Wとなり、同じ値に着きます。したがって172 Wが正解です。

バランサは中性線の損失をなくし、電圧線の電流を平均値にそろえて2乗の和を小さくする、と仕組みで押さえると計算の見通しが立ちます。

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出典:令和8年度上期第三種電気主任技術者試験 電力 問17(b)(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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