同期インピーダンスは、無負荷誘導起電力(一相分)を三相短絡電流で割って求める。
令和6年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問15(a)
定格電圧 6 600 V、定格出力 8 MV·A の三相同期発電機がある。この三相同期発電機において、界磁電流が 200 A における無負荷端子電圧は 6 600 V であり、この界磁電流での三相短絡電流は 800 A であった。この三相同期発電機について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。なお、この三相同期発電機の突極性は無視し、電機子巻線抵抗及び鉄損と機械損は十分小さく、計算上は無視できるものとする。
この三相同期発電機における一相分の同期インピーダンス[Ω]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
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三相同期機を一相分のY等価回路で扱うと、線間電圧 6 600 V に対応する相電圧は 6 600/√3 ≒ 3 810.5 V、三相短絡電流 800 A に対応する相電流は 800 A となる。したがって Zs = 3 810.5/800 ≒ 4.763 Ω となり、最も近いのは (2) 4.76。
各選択肢の解説
- (1)
2.75
誤り。Zs = (6 600/√3)/800 ≒ 4.76 Ω であり、2.75 とは一致しない。なお 2.75 は 4.76/√3 にほぼ等しく、一相分の電圧をさらに √3 で割った値に相当する。
- (2)
4.76
正しい。Zs = (6 600/√3)/800 = 3 810.5/800 ≒ 4.763 Ω で、4.76 に最も近い。
- (3)
8.25
誤り。8.25 は線間電圧 6 600 をそのまま 800 で割った値(6 600/800 = 8.25)に一致する。同期インピーダンスは一相分の電圧を用いる必要があり、4.76 Ω とは一致しない。
- (4)
19.1
誤り。正しい同期インピーダンスは (6 600/√3)/800 ≒ 4.76 Ω。19.1 は一相分の電圧約 3 810 V を三相短絡電流 800 A ではなく界磁電流 200 A で割った誤計算 (6 600/√3)/200 ≒ 19.05 に近い。界磁電流を分母に使ってはならない。
- (5)
33.0
誤り。計算値 4.76 Ω とは大きく異なる。なお 33.0 は 6 600/200 の数値と一致するが、電圧を界磁電流で割った値は同期インピーダンスではない。
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