問題
図は、三相3線式配電線路におけるベクトル図であり、\(\dot{E_s}\) [V] は送電端電圧 (相電圧)、\(\dot{E_r}\) [V] は受電端電圧 (相電圧)、\(\dot{I}\) [A] は線電流、\(X\) [Ω] は線路リアクタンス、\(δ\) は相差角 (\(\dot{E_s}\) と \(\dot{E_r}\) の位相差)、\(θ\) は力率角である。このとき、次の問に答えよ。ただし、線路抵抗は無視するものとする。

(1) 受電端の電力 \(P\) [W] を \(E_r\)、\(I\)、\(θ\) を用いて表せ。
(2) 受電端の電力 \(P\) [W] を \(E_s\)、\(E_r\)、\(X\)、\(δ\) を用いて表せ。
解答のポイント
各素子の働き

インピーダンス・アドミタンス

【インピーダンス】
\(\dot{Z} = R + j\left(ωL − \displaystyle\frac{1}{ωC}\right)\)
【アドミダンス】
\(\dot{Y} = \displaystyle\frac{1}{R} + j\left(ωC − \displaystyle\frac{1}{ωL}\right)\)
変電所内における一次・二次相電圧・負荷電流のベクトル表示

【変電所内における電圧降下の関係式】
\(\dot{E_p} = \dot{E_s} + jX\dot{I}\)
\(\dot{E_p}\) [V]:一次相電圧
\(\dot{E_s}\) [V]:一次側に換算した二次相電圧
\(X\) [Ω]:漏れリアクタンス
\(I\) [A]:負荷電流
① \(\dot{E_s}\) を基準に記載
② \(\dot{I}\) を遅れ側に記載 (負荷は原則遅れ力率)
③ \(jX\dot{I}\) を \(\dot{I}\) から \(90\)° 進みに記載
④ \(\dot{E_s}\) と \(jX\dot{I}\) をつなげ \(\dot{E_p}\) を記載
解答
(1) 受電端の電力 \(P\) [W] を \(E_r\)、\(I\)、\(θ\) を用いて表す

受電端の電力は三相電力なので、
\(P = 3E_rI\cos θ\)
(2) 受電端の電力 \(P\) [W] を \(E_s\)、\(E_r\)、\(X\)、\(δ\) を用いて表す

左図の赤線を求める式より、
\(E_s\sin δ = XI\cos θ\)
\(I\cos θ = \displaystyle\frac{E_s\sin δ}{X}\)
であるから、電力 \(P\) [W] は、
\(P = 3E_rI\cos θ\)
\( = 3E_r\cdot \displaystyle\frac{E_s\sin δ}{X}\)
\( = \displaystyle\frac{3E_sE_r\sin δ}{X}\)


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