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2024年度 下期 電力 問13
図のように高低差のない支持点A, Bで支持されている径間 S S S が100mの架空電線路において、導体の温度が30℃のとき、たるみ D D D は2mであった。 導体の温度が60℃になったとき、たるみ D D D の値 [ m ] [\mathrm{m}] [ m ] として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。 ただし、電線の線膨張係数は1℃につき 1.5 × 10 − 5 1.5 \times 10^{-5} 1.5 × 1 0 − 5 とし、張力による電線の伸びは無視するものとする。
(図:A-B間 S = 100 m S=100\mathrm{m} S = 100 m 、たるみ D = 2 m D=2\mathrm{m} D = 2 m )
出典:第三種電気主任技術者 2024年度 下期 電力 問13
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正答・解説を確認する 正答:(3) 要点 正解は(3)。温度変化で電線が伸びると、こう長が増えてたるみも増えます。30 ℃ と 60 ℃ の実長差を、近似式 L = S + 8 D 2 3 S L=S+\dfrac{8D^2}{3S} L = S + 3 S 8 D 2 と熱膨張でつないで解く問題です。
詳細解説を読む 温度上昇による電線伸びと、たるみの近似式を組み合わせて解く問題です。
電線の実長 L L L は、近似式 L = S + 8 D 2 3 S L = S + \dfrac{8D^2}{3S} L = S + 3 S 8 D 2 で求められます。 30℃のとき:L 30 = 100 + 8 × 2 2 3 × 100 = 100 + 32 300 ≈ 100.1067 [ m ] L_{30} = 100 + \dfrac{8 \times 2^2}{3 \times 100} = 100 + \dfrac{32}{300} \approx 100.1067 \ [\mathrm{m}] L 30 = 100 + 3 × 100 8 × 2 2 = 100 + 300 32 ≈ 100.1067 [ m ] 温度上昇 Δ t = 60 − 30 = 30 [ ∘ C ] \Delta t = 60 - 30 = 30 \ [\mathrm{^\circ C}] Δ t = 60 − 30 = 30 [ ∘ C ] による伸び Δ L \Delta L Δ L は、Δ L = L 30 × α × Δ t ≈ 100 × 1.5 × 10 − 5 × 30 = 0.045 [ m ] \Delta L = L_{30} \times \alpha \times \Delta t \approx 100 \times 1.5 \times 10^{-5} \times 30 = 0.045 \ [\mathrm{m}] Δ L = L 30 × α × Δ t ≈ 100 × 1.5 × 1 0 − 5 × 30 = 0.045 [ m ] (L 30 L_{30} L 30 はほぼ100mとして計算) 60℃のときの実長 L 60 L_{60} L 60 :L 60 = L 30 + Δ L = 100.1067 + 0.045 = 100.1517 [ m ] L_{60} = L_{30} + \Delta L = 100.1067 + 0.045 = 100.1517 \ [\mathrm{m}] L 60 = L 30 + Δ L = 100.1067 + 0.045 = 100.1517 [ m ] 60℃のときのたるみ D ′ D' D ′ を求めると、100.1517 = 100 + 8 D ′ 2 300 100.1517 = 100 + \dfrac{8 D'^2}{300} 100.1517 = 100 + 300 8 D ′2 0.1517 = 8 D ′ 2 300 0.1517 = \dfrac{8 D'^2}{300} 0.1517 = 300 8 D ′2 D ′ 2 = 0.1517 × 300 8 ≈ 5.689 D'^2 = \dfrac{0.1517 \times 300}{8} \approx 5.689 D ′2 = 8 0.1517 × 300 ≈ 5.689 D ′ = 5.689 ≈ 2.385 [ m ] D' = \sqrt{5.689} \approx 2.385 \ [\mathrm{m}] D ′ = 5.689 ≈ 2.385 [ m ] したがって、最も近い(3)が正解です。