電験三種 平成22年度(2010) 電力 問6 過去問解説

問6 《配電(力率改善のコンデンサの容量)》
50[Hz],200[V]の三相配電線の受電端に,力率0.7,50[kW]の誘導性三相負荷が接続されている。この負荷と並列に三相コンデンサを挿入して,受電端での力率を遅れ0.8に改善したい。 挿入すべき三相コンデンサの無効電力容量[kV·A]の値として,最も近いのは次のうちどれか。
  1. (1) 4.58
  2. (2) 7.80
  3. (3) 13.5
  4. (4) 19.0
  5. (5) 22.5
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正解は(3)
使う公式
無効電力 $Q = P\tan\theta = P \times \dfrac{\sqrt{1 - \cos^2\theta}}{\cos\theta}$(Q:無効電力[kvar]、P:有効電力[kW]、cosθ:力率) コンデンサの容量 $Q_{\mathrm{C}} = Q_1 - Q_2$(Q₁:はじめの無効電力、Q₂:改善後の無効電力)
解説
【考え方】有効電力 50 kW はそのままで、無効電力(仕事をしない電力)だけをコンデンサで減らします。減らした分がコンデンサの容量です。 ■1 はじめの無効電力 解説の図 力率 0.7 のとき $\sin\theta = \sqrt{1 - 0.7^2} = \sqrt{0.51} \fallingdotseq 0.714$ $Q_1 = 50 \times \dfrac{0.714}{0.7} \fallingdotseq 51.0\,\mathrm{kvar}$ ■2 改善後の無効電力 力率 0.8 のとき $\sin\theta = \sqrt{1 - 0.8^2} = 0.6$ $Q_2 = 50 \times \dfrac{0.6}{0.8} = 37.5\,\mathrm{kvar}$ ■3 コンデンサの容量 $Q_{\mathrm{C}} = 51.0 - 37.5 = 13.5\,\mathrm{kV \cdot A}$ 答えは(3)ピヨ。
出典:平成22年度(2010) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)電力 問6