【電験二種重要例題解説:電力・管理】三相抵抗負荷の送電問題

電験

問題

三相3線式送電線路において、受電端電圧が \(6600\) V、線路リアクタンスが \(15\) Ω、相差角が \(δ = \displaystyle\frac{π}{12}\) で三相抵抗負荷に電力を供給したときの送電端電圧 [V]、線電流 [A] の大きさをそれぞれ求めよ。ただし、 \(\sin \displaystyle\frac{π}{12} = 0.2588\) とし、線路抵抗は無視するものとする。

解答のポイント

負荷が抵抗である場合のベクトル図

  

  \(\dot{E_s} = \dot{E_r} + (R + jX)\dot{I}\)




抵抗負荷とは純抵抗、つまり抵抗成分しかなく受電端の相電圧に対して力率1の負荷電流が流れます。

  \({E_s}^2 = {(E_r + RI)}^2 + {(XI)}^2\)

  \({E_s}^2 = {E_r}^2 + 2E_rRI + R^2I^2 + X^2I^2\)

  \((R^2 + X^2)I^2 + 2E_rRI + ({E_r}^2 − {E_s}^2) = 0\)

  \(I = \displaystyle\frac{−E_rR \pm\sqrt{{(E_rR)}^2 − (R^2 + X^2)({E_r}^2 − {E_s}^2)}}{R^2 + X^2}\)

解答

ベクトル図より、送電端の電圧 \(V_s\) [V] の大きさは、

  \(\displaystyle\frac{V_s}{\sqrt{3}} = \displaystyle\frac{\displaystyle\frac{V_r}{\sqrt{3}}}{\cos\displaystyle\frac{π}{12}}\)

   \(V_s = \displaystyle\frac{V_r}{\sqrt{1 − \sin^2\displaystyle\frac{π}{12}}}\)

    \(= \displaystyle\frac{6600}{\sqrt{1 − 0.2588^2}}\)

    \(\unicode{x2252}\) \(6832.8\) → \(6830\) [V]

線電流の大きさ \(I\) [A] は、

  \(XI = \displaystyle\frac{V_s}{\sqrt{3}}\sin\displaystyle\frac{π}{12}\)

   \(I = \displaystyle\frac{V_s}{\sqrt{3}X}\sin\displaystyle\frac{π}{12}\)

    \(= \displaystyle\frac{6832.8}{\sqrt{3} × 15} × 0.2588\)

    \(\unicode{x2252}\) \(68.1\) [A]

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