第三種電気主任技術者・2023年度 下期・理論

2023年度 下期 理論 問17(a)

図1の端子a-d間の合成静電容量について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(選択問題)

端子b-c-d間は図2のように Δ\Delta 結線で接続されている。これを図3のようにY結線に変換したとき、電気的に等価となるコンデンサ CC の値 [μF]\mathrm{[\mu F]} として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

2023年度 下期 理論 問17(a)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2023年度 下期 理論 問17(a)

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正答:(5)

要点

正解は(5)。コンデンサの Δ−Y\Delta-Y 変換では、インピーダンス変換として考えるため、等容量のΔ\DeltaをYへ直すと各枝の容量は3倍になります。抵抗のY変換と同じ形で容量を扱わないことが要点です。

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この問題では、コンデンサの Δ−Y\Delta-Y 変換をインピーダンス変換として扱い、Y側の容量がどう変わるかを先に確定します。

静電容量の Δ−Y\Delta - Y 変換において、等しい容量 CΔC_\Delta の3つのコンデンサをY結線に変換する場合、各コンデンサの容量 CYC_Y は CY=3CΔC_Y = 3 C_\Delta となります(インピーダンスが 1/31/3 になるため)。
CΔ=3μFC_\Delta = 3 \mathrm{\mu F} なので、C=3×3=9μFC = 3 \times 3 = 9 \mathrm{\mu F} です。

ここは抵抗値ではなく静電容量そのものを答えるため、Δ\Delta側の3 μF\mathrm{\mu F} をそのままY側へ置くと誤ります。いったんインピーダンス Z=1/(jωC)Z=1/(j\omega C) に置き換えると、容量が3倍になる理由を確認しやすくなります。

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