電験三種 令和6年度(2024) 下期 電力 問16(a) 過去問解説

問16(a) 《送電(T形回路の中央の電圧)》
図1のようなT形回路(1相分)があり,抵抗 $r = 20\,\Omega$,リアクタンス $x = 80\,\Omega$,アドミタンス $Y = 0.0007$ Sである。$V_{\mathrm{r1}} = 150$ kV,$I_{\mathrm{r}} = 400$ A,負荷の力率(遅れ)$\cos\theta_{\mathrm{r}} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}$ のとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) $V_{\mathrm{c}}$[kV]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問16(a)の図
  1. (1) 134.2
  2. (2) 152.3
  3. (3) 161.9
  4. (4) 172.0
  5. (5) 180.4
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正解は(3)
使う公式
電圧降下 $\dot{V}_{\mathrm{c}} = \dot{V}_{\mathrm{r1}} + \dfrac{\dot{Z}}{2}\dot{I}_{\mathrm{r}}$($\dfrac{\dot{Z}}{2} = \dfrac{r}{2} + \mathrm{j}\dfrac{x}{2}$:右半分の線路) 遅れ電流の複素数 $\dot{I} = I(\cos\theta - \mathrm{j}\sin\theta)$(j:90°進めるしるし。遅れはマイナス) 大きさ $|a + \mathrm{j}b| = \sqrt{a^2 + b^2}$
解説
【考え方】受電端の電圧に、右半分の線路での電圧降下を足すと、真ん中の電圧 $V_{\mathrm{c}}$ です。電流が遅れているので、複素数(j を使う数)で計算します。 ■1 電流を複素数で表す $\cos\theta_{\mathrm{r}} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}$ なので、$\sin\theta_{\mathrm{r}} = 0.5$ です。$\dot{V}_{\mathrm{r1}}$ を基準(横向き)にします。 $\dot{I}_{\mathrm{r}} = 400 \times (0.866 - \mathrm{j}0.5)$ $= 346.4 - \mathrm{j}200\,\mathrm{A}$ ■2 右半分の電圧降下 解説の図 右半分は $\dfrac{r}{2} = 10\,\Omega$、$\dfrac{x}{2} = 40\,\Omega$ です。$\mathrm{j} \times \mathrm{j} = -1$ に気をつけて、かけ算します。 $(10 + \mathrm{j}40)(346.4 - \mathrm{j}200)$ $= 3464 - \mathrm{j}2000 + \mathrm{j}13856 + 8000$ (最後の項は $\mathrm{j}40 \times (-\mathrm{j}200) = -\mathrm{j}^2 \times 8000 = +8000$ です。) $= 11464 + \mathrm{j}11856\,\mathrm{V}$ ■3 $V_{\mathrm{c}}$ を求める 解説の図 150 kV=150 000 V に足して、大きさを出します。 $\dot{V}_{\mathrm{c}} = 150000 + 11464 + \mathrm{j}11856$ $= 161464 + \mathrm{j}11856\,\mathrm{V}$ 大きさは、実部の2乗と j の部分の2乗を足して、ルートをとります。 $V_{\mathrm{c}} = \sqrt{161464^2 + 11856^2}$ $\fallingdotseq 161900\,\mathrm{V} = 161.9\,\mathrm{kV}$ 答えは(3)ピヨ。
出典:令和6年度(2024) 下期 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16(a)