高低差のない支持点間の電線のたるみDは、電線の単位長さ当たり荷重をw、径間長をS、水平張力をTとすると D = wS²/(8T) という近似式で表される(放物線近似)。
令和6年度 上期 第三種電気主任技術者 電力 問12
図のように高低差のない支持点A, Bで、径間長Sの架空送電線において、架線の水平張力Tを調整してたるみDを10%小さくし、電線地上高を高くしたい。この場合の水平張力の値として、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし、両側の鉄塔は十分な強度があるものとする。

選択肢
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この式より T = wS²/(8D) となる。w と S は変更されないので、たるみを10%小さくして D' = 0.9D とすると、新しい水平張力 T' は T' = wS²/(8D') = wS²/(8×0.9D) = (1/0.9)×wS²/(8D) = T/0.9 となる。したがって正しい選択肢は T/0.9 である。
各選択肢の解説
- (1)
0.9²T
誤り。0.9²T = 0.81T は元の張力より小さい値になる。たるみを小さくするには張力を大きくする必要があり(T = wS²/(8D) の関係でDとTは反比例)、張力を小さくする0.81Tでは逆にたるみが大きくなってしまうため誤り。
- (2)
0.9T
誤り。0.9T も元の張力より小さい値であり、選択肢1と同様にたるみを増加させる方向の変化になるため、たるみを10%小さくするという条件を満たさない。
- (3)
T/√0.9
誤り。T/√0.9 ≈ 1.054T は張力を増加させる方向ではあるが、D ∝ 1/T の関係から D'/D = T/T' = √0.9 ≈ 0.949 倍となり、たるみは約5.1%しか減少せず、10%減少という条件を満たさない。
- (4)
T/0.9
正しい。D = wS²/(8T) の関係より T ∝ 1/D。たるみを0.9倍(10%減少)にするには、張力を1/0.9倍にすればよい。すなわち T' = T/0.9 であり、これが正答となる。
- (5)
T/0.9²
誤り。T/0.9² = T/0.81 ≈ 1.235T は張力を増加させすぎている。この場合 D'/D = T/T' = 0.81 倍となり、たるみは19%減少してしまい、10%減少という条件を満たさない(減少幅が過大)。
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