電験三種 令和7年度(2025) 上期 理論 問15(a) 過去問解説

問15(a) 《三相交流(Δ電源とY負荷の線電流)》
図のように,相電圧200 Vの対称三相交流電源に,複素インピーダンス $\dot{Z} = 5\sqrt{3} + \mathrm{j}5$ [Ω]の負荷がY結線された平衡三相負荷を接続した回路がある。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 電流 $\dot{I}_1$ の値[A]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問15(a)の図
  1. (1) $20.00\angle -\dfrac{\pi}{3}$
  2. (2) $11.55\angle -\dfrac{\pi}{3}$
  3. (3) $16.51\angle -\dfrac{\pi}{6}$
  4. (4) $20.00\angle -\dfrac{\pi}{6}$
  5. (5) $11.55\angle -\dfrac{\pi}{6}$
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正解は(2)
使う公式
Y結線の相電圧 $\dot{V}_{\text{相}} = \dfrac{V_{\text{線間}}}{\sqrt{3}}\angle\left(-\dfrac{\pi}{6}\right)$(大きさは $\dfrac{1}{\sqrt{3}}$、向き(位相)は $\dfrac{\pi}{6}$ 遅れる) インピーダンスの大きさと角度 $|\dot{Z}| = \sqrt{R^2 + X^2}$ 電流 $\dot{I} = \dfrac{\dot{V}}{\dot{Z}}$(割り算では、大きさは割り、角度は引く)
解説
【考え方】負荷はY結線です。1相分の電圧を、1相のインピーダンスで割ると、線電流 $\dot{I}_1$ になります。 ■1 Y結線の1相の電圧 a−b間の線間電圧 $200\angle 0$ から、Yの1相の電圧を出します。 大きさ $\dfrac{200}{\sqrt{3}} \fallingdotseq 115.5\,\mathrm{V}$ 位相(向き) $-\dfrac{\pi}{6}$ ■2 インピーダンスを大きさと角度で表す 解説の図 $5\sqrt{3}$ と 5 の直角三角形です。角度は $\dfrac{\pi}{6}$ です。 $|\dot{Z}| = \sqrt{(5\sqrt{3})^2 + 5^2} = \sqrt{75 + 25} = 10\,\Omega$ $\tan\theta = \dfrac{5}{5\sqrt{3}} = \dfrac{1}{\sqrt{3}}$ なので $\theta = \dfrac{\pi}{6}$ $\dot{Z} = 10\angle\dfrac{\pi}{6}\,\Omega$ ■3 電流を求める 解説の図 大きさは割り算、角度は引き算です。電流は、相電圧からさらに $\dfrac{\pi}{6}$ 遅れます。 $\dot{I}_1 = \dfrac{115.5\angle -\dfrac{\pi}{6}}{10\angle \dfrac{\pi}{6}}$ 大きさ $\dfrac{115.5}{10} = 11.55\,\mathrm{A}$ 角度 $-\dfrac{\pi}{6} - \dfrac{\pi}{6} = -\dfrac{\pi}{3}$ $\dot{I}_1 = 11.55\angle -\dfrac{\pi}{3}\,\mathrm{A}$ 答えは(2)ピヨ。
出典:令和7年度(2025) 上期 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)理論 問15(a)