第三種電気主任技術者・2021年度・機械

2021年度 機械 問15(a)

定格容量が10kV・Aで、全負荷における銅損と鉄損の比が2:1の単相変圧器がある。力率1.0の全負荷における効率が97%であるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、定格容量とは出力側で見る値であり、鉄損と銅損以外の損失は全て無視するものとする。

全負荷における銅損は何 [W]になるか、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

出典:第三種電気主任技術者 2021年度 機械 問15(a)

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正答:(2)

要点

正解は(2)。定格出力10kVA、力率1.0、効率97%から全損失を求め、銅損:鉄損=2:1 に分けます。全損失約309Wのうち銅損は約206Wです。

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定格出力 Pout=10 kVA×1.0=10000 WP_{out} = 10 \text{ kVA} \times 1.0 = 10000 \text{ W}
効率 η=0.97\eta = 0.97 なので、
η=PoutPout+Ploss  ⟹  0.97=1000010000+Ploss \eta = \dfrac{P_{out}}{P_{out} + P_{loss}} \implies 0.97 = \dfrac{10000}{10000 + P_{loss}}
10000+Ploss=100000.97≈10309.3 W 10000 + P_{loss} = \dfrac{10000}{0.97} \approx 10309.3 \text{ W}
Ploss≈309.3 W P_{loss} \approx 309.3 \text{ W}
全損失 PlossP_{loss} は銅損 PcP_c と鉄損 PiP_i の和であり、比率が Pc:Pi=2:1P_c : P_i = 2 : 1 なので、Pc=2PiP_c = 2 P_i。
Pc+Pi=3Pi=309.3  ⟹  Pi≈103.1 W P_c + P_i = 3P_i = 309.3 \implies P_i \approx 103.1 \text{ W}
Pc=2×103.1=206.2 W P_c = 2 \times 103.1 = 206.2 \text{ W}
よって、最も近い 206 [W] が正解。

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