支持点の高さが等しい架空電線路では、電線がつくる曲線を放物線とみなした次の2式を使います。
令和7年度 上期 第三種電気主任技術者 電力 問12
ある架空電線路の支持点間は200 m,たるみは3.0 m である。この架空電線路の電線と単位長さあたりの重量が同じ電線を用い,この架空電線路と同じ水平方向の引張強さで支持点間240 m を架線する。このときの電線の実長 L[m]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,いずれの架空電線路においても二つの支持点の高さは同一とする。
選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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・たるみ:D = wS² / (8T)
・電線の実長:L = S + 8D² / (3S)
補足Layer 3展開閉じる
ここで w は電線の単位長さあたりの重量、S は径間(支持点間距離)、T は水平方向の引張強さです。
【手順1:新しい径間でのたるみ】
2つの線路は w と T が同じなので、たるみ D は径間の2乗 S² に比例します。
D₂ = D₁ × (S₂ / S₁)² = 3.0 × (240 / 200)² = 3.0 × 1.2² = 3.0 × 1.44 = 4.32 m
【手順2:実長】
L = S₂ + 8D₂² / (3S₂)
= 240 + 8 × 4.32² / (3 × 240)
= 240 + 8 × 18.6624 / 720
= 240 + 149.2992 / 720
≒ 240 + 0.2074
≒ 240.21 m
したがって、最も近いのは(4) 240.21 です。
各選択肢の解説
- (1)
240.04
誤り。正しく計算すると L ≒ 240.207 m です。240.04 m はこれより約 0.17 m 短く、正しい値に最も近い選択肢ではありません。
- (2)
240.05
誤り。たるみを径間の2乗に反比例させて D = 3.0 × (200/240)² ≒ 2.08 m とすると、L ≒ 240 + 8 × 2.08² / 720 ≒ 240.05 m となります。しかし実際には、w と T が一定のときたるみは径間の2乗に比例します(D = wS²/(8T))。正しいたるみは 4.32 m です。
- (3)
240.14
誤り。たるみを径間の1乗に比例させて D = 3.0 × 240/200 = 3.6 m とすると、L = 240 + 8 × 3.6² / 720 = 240.144 m となり、この値に一致します。しかしたるみは径間の2乗に比例するので、正しいたるみは 4.32 m です。
- (4)
240.21
正しい。w と T が同じなので D ∝ S² となり、D₂ = 3.0 × (240/200)² = 4.32 m です。これを実長の式に代入すると L = 240 + 8 × 4.32² / (3 × 240) ≒ 240.207 m となり、240.21 m に最も近くなります。
- (5)
240.25
誤り。正しいたるみ 4.32 m を使っても、実長の式の分母に旧径間 200 m を入れると L = 240 + 8 × 4.32² / (3 × 200) ≒ 240.249 m となり、この値になります。実長の式 L = S + 8D²/(3S) の S には、実長を求める線路の径間 240 m を使います。
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