電験三種 平成21年度(2009) 機械 問7 過去問解説

問7 《変圧器(Y-Δ結線の変圧比)》
同一仕様である3台の単相変圧器の一次側を星形結線,二次側を三角結線にして,三相変圧器として使用する。20[Ω]の抵抗器3個を星形に接続し,二次側に負荷として接続した。一次側を3 300[V]の三相高圧母線に接続したところ,二次側の負荷電流は12.7[A]であった。この単相変圧器の変圧比として,最も近いのは次のうちどれか。 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。
  1. (1) 4.33
  2. (2) 7.50
  3. (3) 13.0
  4. (4) 22.5
  5. (5) 39.0
答えと解説を見る
正解は(1)
使う公式
Y結線の電圧 $V_{\mathrm{p}} = \dfrac{V_l}{\sqrt{3}}$(V_p:1相(巻線)の電圧[V]、V_l:線間電圧[V]) 変圧比 $a = \dfrac{V_1}{V_2}$(V₁:一次巻線の電圧[V]、V₂:二次巻線の電圧[V])
解説
【考え方】単相変圧器1台ずつの巻線の電圧を出してくらべます。Y と Δ で、巻線の電圧と線間電圧の関係がちがいます。 ■1 二次側の線間電圧 解説の図 負荷は Y 結線なので、1相の電圧は「電流×抵抗」です。 $V_{\mathrm{p}} = 12.7 \times 20 = 254\,\mathrm{V}$ Y 結線の線間電圧は、相電圧の $\sqrt{3}$ 倍です。 $V_l = \sqrt{3} \times 254 \fallingdotseq 440\,\mathrm{V}$ ■2 巻線の電圧と変圧比 解説の図 二次は Δ なので、巻線の電圧は線間電圧と同じ 440 V です。 一次は Y なので、巻線の電圧は $\dfrac{3\,300}{\sqrt{3}} \fallingdotseq 1\,905\,\mathrm{V}$ です。 $a = \dfrac{3\,300/\sqrt{3}}{440} = \dfrac{1\,905}{440} \fallingdotseq 4.33$ 答えは(1)ピヨ。
出典:平成21年度(2009) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)機械 問7