Δ 結線電源では,各相の起電力がそのまま線間電圧になる。
令和7年度 上期 第三種電気主任技術者 理論 問15(a)
図のように,相電圧 200 V の対称三相交流電源に,複素インピーダンス Ż = 5√3 + j5 [Ω] の負荷が Y 結線された平衡三相負荷を接続した回路がある。
【図より】電源は Δ 結線で,Ėa = 200∠0 V は矢印が b から a へ向き(a 側が高電位),Ėb = 200∠−2π/3 V は矢印が c から b へ向き(b 側が高電位),Ėc = 200∠−4π/3 V は矢印が a から c へ向く(c 側が高電位)。線電流 İ1 は a から a' へ流れる。
(a) 電流 İ1 の値[A]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
解説
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起電力の矢印は先端側が高電位を表す。節点 a, b, c の電位を V̇a, V̇b, V̇c とし,線間電圧を V̇ab = V̇a − V̇b のように定義すると,図の矢印の向きから
V̇ab = Ėa = 200∠0 V,V̇bc = Ėb = 200∠−2π/3 V,V̇ca = Ėc = 200∠−4π/3 V
となる。これらの総和は 0 で,a→b→c の正相順である。
正相順では,Y 結線負荷の相電圧(負荷の中性点 n を基準とする電圧)は,大きさが線間電圧の 1/√3,位相が線間電圧より π/6 遅れる。よって
V̇a'n = (200/√3)∠−π/6 ≈ 115.47∠−π/6 V
負荷インピーダンスの大きさと偏角は
|Ż| = √((5√3)² + 5²) = √(75 + 25) = 10 Ω,偏角 = tan⁻¹(5 / 5√3) = tan⁻¹(1/√3) = π/6
であり,Ż = 10∠π/6 Ω となる。
İ1 = V̇a'n / Ż = 115.47∠−π/6 ÷ 10∠π/6 = 11.547∠−π/3 ≈ 11.55∠−π/3 A
したがって正解は(2)。
各選択肢の解説
- (1)
20.00∠−π/3
誤り。大きさ 20.00 A は,線間電圧 200 V をそのまま |Ż| = 10 Ω で割った値に相当する。Y 負荷の各相にかかる電圧は 200/√3 ≈ 115.47 V なので,大きさは 11.55 A となる。位相 −π/3 は正しい。
- (2)
11.55∠−π/3
正しい。V̇a'n = 115.47∠−π/6 V を Ż = 10∠π/6 Ω で割ると,İ1 = 11.55∠−π/3 A となる。
- (3)
16.51∠−π/6
誤り。位相 −π/6 は負荷相電圧 V̇a'n の位相であり,Ż = 10∠π/6 Ω による π/6 の遅れを反映していない(正しくは −π/3)。大きさ 16.51 A も正しい値 11.55 A と一致しない。
- (4)
20.00∠−π/6
誤り。大きさ 20.00 A は 200 V を 10 Ω で割った値に相当し,負荷相電圧 200/√3 V を用いていない。位相 −π/6 は負荷相電圧 V̇a'n の位相である。電流は負荷の偏角 π/6 だけさらに遅れるので,−π/3 となる。
- (5)
11.55∠−π/6
誤り。大きさ 11.55 A は正しいが,位相 −π/6 は負荷相電圧 V̇a'n の位相である。誘導性負荷 Ż = 10∠π/6 Ω により電流はさらに π/6 遅れ,−π/3 となる。
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