電力・電気機器の問題
線間電圧の大きさが の対称三相交流電源(Y 結線)から、各線に抵抗 の線路を通して、各相の抵抗が の平衡 Δ 結線負荷に電力を送る。線路の抵抗と負荷の抵抗以外のインピーダンスは無視する。このとき線電流の大きさは何 A か。整数で答えよ。
この問題で使うもの
- Δ-Y 変換と一相分の等価回路(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(78 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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- 文字式の計算(同類項・分配法則)
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- 平方完成と 2 次関数のグラフ
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- 円の周の長さと面積
- おうぎ形の弧の長さと面積
- 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
- 三角形・四角形の面積
- 三平方の定理
- 特別な直角三角形の辺の比
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- 極形式と積・商
- 三角形の角の大きさ
- 対頂角と平行線の同位角・錯角
- 三角形の外角と角の組み合わせ
- 二等辺三角形の角
- 平行四辺形と特別な四角形の性質
- 折り返した図形の角と長さ
- 三平方の定理と平面図形
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- 複素数と図形(回転・相似)
- 最大公約数と最小公倍数
- 比の性質と簡単な比
- 相似な三角形と長さの比
- 三角形の相似条件と対応する辺の長さ
- 三角比の定義と値
- 電流がつくる磁場と磁場の合成
- 力の種類とはたらき
- 静電気・放電と電子
- 帯電と電気量保存の法則
- クーロンの法則と電場・電気力線
- 電流の正体と電流の向き
- オームの法則と抵抗率
- 抵抗の直列接続・並列接続
- オームの法則と合成抵抗
- 磁束と電磁誘導の法則
- 3 次式までの展開と因数分解
- 微分係数と導関数の定義
- 多項式の微分
- 等間隔にならんだ数の和
- 等差・等比数列の和と Σ
- 数列の極限
- 関数の極限
- 積と商の微分
- 合成関数の微分
- の極限
- 三角関数の導関数
- オームの法則
- 電力と電力量
- 直列回路の電流・電圧・抵抗
- 並列回路の電流・電圧・抵抗
- 電熱線の発熱量と水の温度上昇
- 熱量と比熱・熱容量
- 実験器具の使い方と安全
- 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
- 熱運動と絶対温度
- 電力・電力量とジュール熱
- 電力とジュール熱
- 交流の発生と実効値
- 三相交流の Y 結線と Δ 結線
- Δ-Y 変換と一相分の等価回路
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「Δ-Y 変換と一相分の等価回路」を使います。Δ 結線負荷を Y 結線に置き換えて、一相分の回路で考えます。
ヒント 2
平衡 Δ 結線負荷は の Y 結線負荷と等価です。一相分の電源電圧は線間電圧の 倍です。
ヒント 3
、相電圧は です。一相分の回路は に と が直列につながった回路になります。
答えと解説
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解説を読む
手順 1: Δ 結線負荷を Y 結線に置き換える。
平衡 Δ 結線負荷は、各相のインピーダンスを にした Y 結線負荷と、端子から見て等価である。よって
手順 2: 一相分の等価回路をつくる。
回路全体が平衡しているので、電源と負荷の中性点は同電位とみなせ、一相分だけを取り出して考えればよい。一相分の電源電圧は Y 結線の相電圧で
一相分の回路は、この電圧に線路抵抗 と負荷 が直列につながったものになる。
手順 3: 線電流を求める。
直列の合成抵抗は なので、オームの法則より
よって線電流の大きさは である。
別解
電源は Y 結線で線間電圧が V なので、相電圧は V。平衡 Δ 負荷(各相 )は等価 Y 負荷(各相 )に置き換えられる。1 相分の回路は、相電圧 200 V に線路抵抗 と が直列につながったものとみなせるので、線電流は A。検算: Δ 負荷の線間電圧は V、相電流は A、線電流は A で一致する。