第三種電気主任技術者・2024年度 上期・機械

2024年度 上期 機械 問6

線間電圧 VV が 360V、電機子電流 II が 20A、力率 cos⁡ϕ\cos \phi が 1.0 で運転されている三相同期電動機がある。この電動機の電機子巻線は Y 結線、一相の同期リアクタンス xsx_s は 6Ω6 \Omega である。巻線抵抗の電圧降下は無視するものとし、この運転状態における一相の誘導起電力 EE [V] 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。

出典:第三種電気主任技術者 2024年度 上期 機械 問6

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正答:(3)

要点

正解は(3)。Y 結線の三相同期電動機なので、線間電圧を相電圧へ直してから、力率1のベクトル関係で内部起電力を求めます。同期機の1相換算ができるかを問う計算問題です。

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同期電動機を1相分へ換算し、内部起電力のベクトル関係を使う問題です。

Y結線であるため、一相あたりの端子電圧 VpV_p は:
Vp=3603≈207.8 [V] V_p = \dfrac{360}{\sqrt{3}} \approx 207.8 \text{ [V]}
力率が 1.0 であるため、電圧ベクトル VpV_p と電流ベクトル II は同相である。
誘導起電力 EE は、端子電圧と同期リアクタンスによる電圧降下 jxsIj x_s I のベクトル和となる(電動機の場合、端子電圧から内部降下を引いたものが逆起電力だが、大きさの関係を計算する際はベクトル図を用いる)。
ここでは VpV_p と xsIx_s I が直交する(II と xsIx_s I は90度位相差があり、II と VpV_p が同相なので)。
xsI=6×20=120 [V] x_s I = 6 \times 20 = 120 \text{ [V]}
E=Vp2+(xsI)2=207.82+1202≈43180+14400=57580≈240 [V] E = \sqrt{V_p^2 + (x_s I)^2} = \sqrt{207.8^2 + 120^2} \approx \sqrt{43180 + 14400} = \sqrt{57580} \approx 240 \text{ [V]}

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