電験三種 令和8年度(2026) 上期 電力 問13 過去問解説

問13 《配電(単相3線式の電圧降下)》
一次電圧6 600 V,二次電圧210 V/105 Vの柱上変圧器がある。図のような単相3線式配電線路において三つの抵抗負荷が接続されている。負荷1の電流は55 A,負荷2の電流は60 A,負荷3の電流は45 Aである。$\mathrm{L_1}$とN間の電圧$V_{\mathrm{a}}$[V],$\mathrm{L_2}$とN間の電圧$V_{\mathrm{b}}$[V],及び変圧器の一次電流$I_1$[A]の値の組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 ただし,変圧器から低圧負荷までの電線1線当たりの抵抗を0.06 Ωとし,変圧器の励磁電流とインピーダンス,低圧配電線のリアクタンス,及びC点から負荷側線路のインピーダンスは考えないものとする。
問13の図
  1. (1) $V_{\mathrm{a}}$ 98.6,$V_{\mathrm{b}}$ 96.2,$I_1$ 3.12
  2. (2) $V_{\mathrm{a}}$ 99.3,$V_{\mathrm{b}}$ 98.4,$I_1$ 3.26
  3. (3) $V_{\mathrm{a}}$ 98.6,$V_{\mathrm{b}}$ 96.2,$I_1$ 3.26
  4. (4) $V_{\mathrm{a}}$ 99.3,$V_{\mathrm{b}}$ 99.0,$I_1$ 3.26
  5. (5) $V_{\mathrm{a}}$ 99.3,$V_{\mathrm{b}}$ 98.4,$I_1$ 3.12
答えと解説を見る
正解は(2)
使う公式
電線の電圧降下 $v = Ir$(v:電圧降下[V]、I:電線の電流[A]、r:電線1本の抵抗[Ω]) 変圧器の電力のつり合い $V_1 I_1 = \sum V_2 I_2$(一次側(6600 V)と二次側の電力は同じ)
解説
【考え方】まず3本の電線の電流を求め、電線ごとの電圧降下を、負荷の電圧から引いたり足したりします。 ■1 3本の電線の電流 解説の図 $\mathrm{L_1}$ には負荷1と負荷3、$\mathrm{L_2}$ には負荷2と負荷3の電流が流れます。 中性線Nには、負荷1と負荷2の差が流れます。 $\mathrm{L_1}$:$55 + 45 = 100\,\mathrm{A}$ $\mathrm{L_2}$:$60 + 45 = 105\,\mathrm{A}$ N:$60 - 55 = 5\,\mathrm{A}$ ■2 電線ごとの電圧降下 電流 × 0.06 Ω です。 $\mathrm{L_1}$:$100 \times 0.06 = 6\,\mathrm{V}$ N:$5 \times 0.06 = 0.3\,\mathrm{V}$ $\mathrm{L_2}$:$105 \times 0.06 = 6.3\,\mathrm{V}$ ■3 負荷の電圧を求める 変圧器の所では、$\mathrm{L_1}$–N 間も N–$\mathrm{L_2}$ 間も 105 V です。 N の 5 A は、変圧器から負荷の方へ流れます($\mathrm{L_2}$ で戻る 105 A が、$\mathrm{L_1}$ で行く 100 A より 5 A 多いためです)。 そのため、負荷の所の N は、変圧器の所より 0.3 V 低くなります。 $V_{\mathrm{a}}$ は、$\mathrm{L_1}$ で 6 V 下がり、N が 0.3 V 低くなる分だけ広がります。 $V_{\mathrm{a}} = 105 - 6 + 0.3 = 99.3\,\mathrm{V}$ $V_{\mathrm{b}}$ は、N が 0.3 V 低くなる分と、$\mathrm{L_2}$ の 6.3 V の分の両方で下がります。 $V_{\mathrm{b}} = 105 - 0.3 - 6.3 = 98.4\,\mathrm{V}$ ■4 一次電流を求める 変圧器の損失は考えないので、二次側から出る電力と一次側に入る電力は同じです。 抵抗負荷なので、電力は「電圧 × 電流」です。 二次側の上の巻線(105 V)には 100 A、下の巻線(105 V)には 105 A が流れます。 $105 \times 100 + 105 \times 105 = 10500 + 11025$ $= 21525\,\mathrm{W}$ この電力を一次電圧 6 600 V で割ります。 $I_1 = \dfrac{21525}{6600} \fallingdotseq 3.26\,\mathrm{A}$ 答えは(2)ピヨ。
出典:令和8年度(2026) 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)電力 問13