V-V 結線では、三相平衡負荷の線電流がそのまま各変圧器の巻線電流になる。
令和6年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問9
定格容量 100 kV·A、定格一次電圧 6.3 kV で特性の等しい単相変圧器が 2 台あり、各変圧器の定格負荷時の負荷損は 1 600 W である。この変圧器 2 台を V-V 結線し、一次電圧 6.3 kV にて 90 kW の三相平衡負荷をかけたとき、2 台の変圧器の負荷損の合計値[W]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、負荷の力率は 1 とする。
選択肢
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力率 1 のとき線電流 I = 90×10³ /(√3 × 6 300) ≒ 8.25 A。各変圧器の定格一次電流は 100×10³ / 6 300 ≒ 15.87 A なので、負荷率 α = 8.25 / 15.87 = 90/(√3 × 100) ≒ 0.520 となる。α² = 90²/(3 × 100²) = 8 100/30 000 = 0.27。負荷損は負荷率の 2 乗に比例するため、1 台あたり 1 600 × 0.27 = 432 W。2 台合計は 432 × 2 = 864 W。したがって (4) が正しい。
各選択肢の解説
- (1)
324
324 Wは,V-V結線の容量利用率を考慮せず,90 kWを2台の容量合計200 kV·Aで割って負荷率0.45とし,さらに1台分だけ1 600×0.45²=324 Wと計算した値。負荷率も合計台数も誤っている。
- (2)
432
432 W は 1 台あたりの負荷損である。設問は 2 台の合計値を求めているので、2 倍した 864 W が正しく、432 W は不適。
- (3)
648
648 Wは,V-V結線の容量利用率を考慮せずに負荷率を90/200=0.45とし,2台分の負荷損2×1 600×0.45²=648 Wとした値。正しい負荷率は約0.520である。
- (4)
864
正しい。負荷率 α = 90/(√3 × 100) ≒ 0.520、α² = 0.27。1 台の負荷損 1 600 × 0.27 = 432 W、2 台合計 864 W。
- (5)
1 440
1 440 Wは,誤った負荷率0.45を二乗せずに2×1 600×0.45=1 440 Wとした値にも一致する。負荷損は電流・負荷率の二乗に比例し,正しい負荷率は約0.520なので不適。
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