第三種電気主任技術者・2015年度・機械

2015年度 機械 問8

一次側の巻数が N1 N_1 、二次側の巻数が N2 N_2 で製作された、同一仕様3台の単相変圧器がある。これらを用いて一次側を Δ \Delta 結線、二次側を Y 結線として抵抗負荷、一次側に三相発電機を接続した。発電機を電圧 440 V, 出力 100 kW, 力率 1.0 で運転したところ、二次電流は三相平衡の 17.5 A であった。この単相変圧器の巻数比 N1N2 \dfrac{N_{1}}{N_{2}} 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。
ただし、変圧器の励磁電流、インピーダンス及び損失は無視するものとする。

出典:第三種電気主任技術者 2015年度 機械 問8

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正答:(2)

要点

正解は(2)。したがって、最も近い値は 0.23 です。は a=V1pV2p=4401905≈0.231 a = \dfrac{V_{1p}}{V_{2p}} = \dfrac{440}{1905} \approx 0.231 です。

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一次側(発電機側)は Δ \Delta 結線なので、一次側の相電圧 V1p V_{1p} は線間電圧に等しく、
V1p=440 [V] V_{1p} = 440 \text{ [V]}

変圧器は損失無視、力率1.0で運転しているため、発電機の出力 100 kW はそのまま二次側の出力となります。
二次側電圧(線間)を V2l V_{2l} とすると、三相電力の式 P=3V2lI2 P = \sqrt{3} V_{2l} I_2 より、
100×103=3×V2l×17.5 100 \times 10^3 = \sqrt{3} \times V_{2l} \times 17.5
V2l=1000003×17.5≈3300 [V] V_{2l} = \dfrac{100000}{\sqrt{3} \times 17.5} \approx 3300 \text{ [V]}

二次側は Y 結線なので、二次側の相電圧 V2p V_{2p} は、
V2p=V2l3≈33001.732≈1905 [V] V_{2p} = \dfrac{V_{2l}}{\sqrt{3}} \approx \dfrac{3300}{1.732} \approx 1905 \text{ [V]}

変圧器の巻数比 a=N1N2 a = \dfrac{N_1}{N_2} は相電圧の比に等しいため、
a=V1pV2p=4401905≈0.231 a = \dfrac{V_{1p}}{V_{2p}} = \dfrac{440}{1905} \approx 0.231

したがって、最も近い値は 0.23 です。

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