令和5年度上期第二種電気工事士学科試験(午後)(電気技術者試験センター)問4
電気に関する基礎理論
消費電力に関する問題
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単相交流回路で200 V の電圧を力率90 %の負荷に加えたとき,15 A の電流が流れた。負荷の消費電力[kW]は。
〔注〕本問題の計算で√2,√3 及び円周率πを使用する場合の数値は次によること。√2=1.41,√3=1.73,π=3.14
なお,選択肢が数値の場合は最も近い値を選びなさい。
- イ2.4
- ロ2.7
- ハ3.0
- ニ3.3
答えと解説
✓ これが正解ロ2.7
解説
P=200×15×0.9=2700 W で、2.7 kW です。
交流回路の消費電力(有効電力)は、電圧×電流×力率で求めます。力率とは、電圧と電流のずれのために、皮相電力(電圧×電流)のうち実際に仕事をする割合が下がる、その割合のことです。
単相回路なので、P=V×I×cosθ=200×15×0.9 を計算します。200×15=3000 V・A に、力率90 %、つまり0.9を掛けて、3000×0.9=2700 W=2.7 kW となります。
力率は1以下の数ですから、消費電力は電圧と電流の積の3.0 kW より小さくなります。力率を掛け忘れた値や、割ってしまった値と見比べると、取り違えに気づきやすくなります。実際の消費電力が見かけの電力より小さいことを、力率が表しています。覚え方は、消費電力は皮相電力に力率を掛ける、です。
ほかの選択肢の解説
- イ2.4:2.4 kWは、力率を80 %として200×15×0.8 を計算したときの値です。設問の力率は90 %で、掛けるのは0.9なので、2.4 kWにはなりません。
- ハ3.0:3.0 kWは、200 V×15 A=3000 V・A の値で、力率を掛けていません。これは皮相電力であり、実際に消費される電力よりも力率の分だけ大きくなっています。
- ニ3.3:3.3 kWは、3000を0.9で割った(3000÷0.9=3333)値です。力率は掛けるもので、割ると消費電力が皮相電力より大きくなり、成り立ちません。
出典:令和5年度上期第二種電気工事士学科試験(午後) 問4(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(図・写真を問題冊子から切り出して画像で掲載・配線図の前書きを各問に複写・分数を1行に書き直し)。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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