配電理論｜第二種電気工事士学科試験【過去問と解説】

スター結線では、
・線間電圧＝√3相電圧
・線間電流＝相電流
この2点を覚えておきましょう。

オームの法則（V=IR）より、
1相あたりに流れる相電圧は　Ｖ＝20×6＝120Ｖ　となります。

線間電圧　＝　√3(1.73) x 相電圧（120V）　＝　207.6V

断線した三相3線式回路に関する問題です。一見難しそうに感じますが、
断線すると残っている回路同士で並列回路になる点を理解出来ればすぐに解ける問題となります。

×印の箇所が断線すると、
30Ωが二つ並んでいる回路（足して60Ω）と30Ωとの並列回路となります。
この回路の合成抵抗を求めると（60×30）÷（60+30）＝20Ωとなります。

次に電流値はオームの法則よりＩ＝Ｖ/Ｒなので、200÷20＝10Ａとなります。

最後に電力の公式はＰ＝ＶＩなので
200×10＝2,000Ｗとなり、問題ではｋＷを求めるようされているので
2,000÷1,000＝2ｋＷとなります。

単相3線式に関する問題です。
問題文のような回路の場合、中心の線には電流が流れない点に注意しておきましょう。

抵抗負荷前後の電流値が共に10Aなので、
この時点で中心の線には電流が流れていない事が分かります。
電圧はV=IRなので　10×0.2＝2V　となります。
a-b間には104Vの電圧がかかっているので、求めた電圧分を引いて
104-2＝102V　となります。

Y結線回路に関する問題です。
Y結線の公式とインピーダンスの公式　両方を覚えておく必要があります。

Y結線の相電圧は線間電圧÷√3で求めます。
それぞれ代入すると　200÷√3＝約116V　となります。

抵抗は図のような回路の場合インピーダンスで求めます。
式は√抵抗²+コイル側²となるので　√8²+6²＝10Ω　となります。

電流は電圧÷抵抗なので
116÷10＝11.6A　となります。

この問題は、単相2線式回路の電圧降下の問題です。

電圧降下の式、単相２線式=2IR
配線の電圧降下4V以内にするとあるのでそれぞれ計算してみると
・5.5mm2 ２×10×0.333=6.66 ４Ｖを超過
・8mm2 　 2×10×0.231=4.62 ４Vを超過
・14mm2 2×10×0.13=2.6 4V以内
・22mm2 2×10×0.082=1.64 4V以内

条件より電圧降下を4V以内するための電線の最小太さ（断面積）［mm2］は14mm2となります。

三相電力の公式は
√3×線間電圧［V］×線電流［I］×力率［cosθ］なので
W＝√3VIcosθ
あとは時間tを掛けて
W＝√3VIcosθt
消費電力量がW［kW・h］となっているので、1,000倍して
W＝√3VIcosθt10³
この式からcosθを求めますが、更に％なので100倍すると
cosθ＝W÷√3VIt×10⁵
このようになります。

単相2線式の電圧を求める問題です。
電圧降下の式をしっかり覚えているかがこの問題を解くポイントとなります。

ｂからｂ´とｃからｃ´はそれぞれ10Ａの電流が流れているので、
ａからｂは20Ａ、ｂからｃは10Ａと分かります。
単線2線式は2IRで求めるので　2×（20×0.1+10×0.1）＝6V
最後にｃからｃ´99Vにこちらで計算した6Vを足したものが
ａからａ´間の電圧となるので　99+6＝105Ｖ　となります。

上の図の電流値は1,000÷100＝10A
単相3線式の電力損失は2I²Rなので
2×10×10×0.1＝20W
下の図の電流値も同様に10Aですが、並列回路なので2倍の20Aとなります。
単相2線式の電力損失も2I²Rなので
2×20×20×0.1＝80W

したがって上の図から下の図へは4倍となります。