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電力・電気機器の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学物理 電力・電気機器

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

この問題を解けるようになるまで(78 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 小数の四則計算
  2. 分数のたし算・ひき算
  3. 分数のかけ算・わり算
  4. 小数と分数のまじった計算
  5. 逆算(□ を求める)
  6. 正負の数の加法・減法
  7. 四則の混じった計算の順序
  8. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  9. 分配法則を使った計算のくふう
  10. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  11. 1 次方程式の解き方
  12. 比例・反比例の式とグラフ
  13. 約数の見つけ方
  14. 素因数分解と約数の個数
  15. 平方根の意味と根号の簡単化
  16. 関数 の式と変域
  17. 乗法公式による展開
  18. 因数分解
  19. 平方完成と 2 次関数のグラフ
  20. 複素数と 2 次方程式の虚数解
  21. 円の周の長さと面積
  22. おうぎ形の弧の長さと面積
  23. 弧の長さからおうぎ形の中心角と面積を求める
  24. 三角形・四角形の面積
  25. 三平方の定理
  26. 特別な直角三角形の辺の比
  27. 弧度法と単位円による三角関数
  28. 加法定理と 2 倍角・半角・積和の公式
  29. 極形式と積・商
  30. 三角形の角の大きさ
  31. 対頂角と平行線の同位角・錯角
  32. 三角形の外角と角の組み合わせ
  33. 二等辺三角形の角
  34. 平行四辺形と特別な四角形の性質
  35. 折り返した図形の角と長さ
  36. 三平方の定理と平面図形
  37. ベクトルの演算と成分
  38. 複素数と図形(回転・相似)
  39. 最大公約数と最小公倍数
  40. 比の性質と簡単な比
  41. 相似な三角形と長さの比
  42. 三角形の相似条件と対応する辺の長さ
  43. 三角比の定義と値
  44. 電流がつくる磁場と磁場の合成
  45. 力の種類とはたらき
  46. 静電気・放電と電子
  47. 帯電と電気量保存の法則
  48. クーロンの法則と電場・電気力線
  49. 電流の正体と電流の向き
  50. オームの法則と抵抗率
  51. 抵抗の直列接続・並列接続
  52. オームの法則と合成抵抗
  53. 磁束と電磁誘導の法則
  54. 3 次式までの展開と因数分解
  55. 微分係数と導関数の定義
  56. 多項式の微分
  57. 等間隔にならんだ数の和
  58. 等差・等比数列の和と Σ
  59. 数列の極限
  60. 関数の極限
  61. 積と商の微分
  62. 合成関数の微分
  63. の極限
  64. 三角関数の導関数
  65. オームの法則
  66. 電力と電力量
  67. 直列回路の電流・電圧・抵抗
  68. 並列回路の電流・電圧・抵抗
  69. 電熱線の発熱量と水の温度上昇
  70. 熱量と比熱・熱容量
  71. 実験器具の使い方と安全
  72. 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
  73. 熱運動と絶対温度
  74. 電力・電力量とジュール熱
  75. 電力とジュール熱
  76. 交流の発生と実効値
  77. 三相交流の Y 結線と Δ 結線
  78. 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。

この問題の確認

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