電験三種(第三種電気主任技術者) 理論 一問一答・五肢択一(全14問)|三相回路の電圧と電流(Y結線・Δ結線)

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電験三種(第三種電気主任技術者)「理論」のうち、三相回路の電圧と電流(Y結線・Δ結線)の問題です(大分類:三相交流回路・重要度A)。一問一答7問 → 五肢択一7問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。

一問一答(○×)

重要度:A 難易度:★☆☆

問1:対称三相交流のY結線では、線間電圧は相電圧の√3倍で、線電流と相電流は等しい。

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正解:○

Y結線では、線間電圧=√3×相電圧、線電流=相電流です。


重要度:A 難易度:★☆☆

問2:対称三相交流のΔ結線では、線電流と相電流は等しく、線間電圧は相電圧の√3倍である。

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正解:×

Δ結線では、線間電圧=相電圧、線電流=√3×相電流です(平衡負荷の場合)。記述はY結線とΔ結線の関係を取り違えています。


重要度:A 難易度:★★☆

問3:相順がa→b→cの対称三相交流のY結線で、線間電圧Vab(=Va−Vb)は、相電圧Vaより30°遅れる。

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正解:×

Vab=Va−Vbをフェーザで作図すると、大きさは√3Vaで、位相はVaより30°進みます。


重要度:A 難易度:★☆☆

問4:平衡Δ負荷の1相のインピーダンスをZとすると、等価なY結線の1相のインピーダンスは3Zである。

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正解:×

平衡Δ負荷をY結線に換算すると、1相のインピーダンスはZ/3になります。


重要度:A 難易度:★☆☆

問5:平衡三相電源に平衡三相負荷をY結線で接続し、電源と負荷の中性点を中性線で結んだとき、中性線に流れる電流は0である。

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正解:○

平衡三相では、3つの相電流は大きさが等しく120°ずつずれているので、フェーザの和は0です。


重要度:A 難易度:★☆☆

問6:対称三相交流の各相の電圧は、大きさが等しく、位相が互いに90°ずつずれている。

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正解:×

対称三相交流の各相電圧は、大きさが等しく、位相が互いに120°(2π/3rad)ずつずれています。


重要度:A 難易度:★★☆

問7:三相電源と三相誘導電動機をつなぐ3本の線のうち、2本を入れ替えて接続すると、相順が逆になる。

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正解:○

2本の線を入れ替えると相順(相回転)が逆になります(三相誘導電動機の回転方向も逆になります)。

五肢択一

重要度:A 難易度:★☆☆

問8:線間電圧200Vの対称三相電源に、1相の抵抗が20Ωの平衡三相抵抗負荷をY結線で接続した。線電流〔A〕の値として、最も近いものはどれか。

  1. 3.33
  2. 5.77
  3. 8.16
  4. 10.00
  5. 17.32
【第8問:正解と解説】

正解:2

正解は2です。

相電圧=200/√3≒115.5V

線電流=相電流=115.5/20≒5.77A

1:誤り。相電圧を線間電圧の1/3とした値です。

2:正しい。

3:誤り。相電圧の最大値(実効値の√2倍)で計算した値です。

4:誤り。線間電圧をそのまま1相にかけた値です。

5:誤り。Δ結線の線電流です。


重要度:A 難易度:★☆☆

問9:線間電圧200Vの対称三相電源に、1相のインピーダンスが20Ωの平衡三相負荷をΔ結線で接続した。線電流〔A〕の値として、最も近いものはどれか。

  1. 5.8
  2. 10.0
  3. 17.3
  4. 30.0
  5. 34.6
【第9問:正解と解説】

正解:3

正解は3です。

相電流=線間電圧/Z=200/20=10A

線電流=√3×相電流=√3×10≒17.3A

1:誤り。Y結線の線電流です。

2:誤り。相電流です。

3:正しい。

4:誤り。相電流を3倍した値です。

5:誤り。相電流に2√3を掛けた値です。


重要度:A 難易度:★☆☆

問10:図のように、線間電圧200Vの対称三相電源に、1相が抵抗8Ωと誘導性リアクタンス6Ωの直列回路である平衡三相負荷をY結線で接続した。線電流〔A〕の値として、最も近いものはどれか。
(回路の構成)端子a・b・cから、それぞれ抵抗R(8Ω)と誘導性リアクタンスX(6Ω)の直列回路が中性点Nにつながる、Y結線の平衡三相負荷である。端子a・b・cには線間電圧200Vの対称三相電源が接続されている。

(回路の構成)端子a・b・cから、それぞれ抵抗R(8Ω)と誘導性リアクタンスX(6Ω)の直列回路が中性点Nにつながる、Y結線の平衡三相負荷である。端子a・b・cには線間電圧200Vの対称三相電源が接続されている。
  1. 11.5
  2. 14.4
  3. 16.3
  4. 20.0
  5. 34.6
【第10問:正解と解説】

正解:1

正解は1です。

1相分の等価回路で考えます。相電圧=200/√3≒115.5V、Z=√(8²+6²)=10Ω

線電流=相電流=115.5/10≒11.5A

1:正しい。

2:誤り。抵抗8Ωだけで割った値です。

3:誤り。実効値ではなく最大値で計算した値です。

4:誤り。線間電圧を1相のインピーダンスで割った値です。

5:誤り。Δ結線とした場合の線電流(Y結線の3倍)です。


重要度:A 難易度:★★☆

問11:線間電圧200Vの対称三相電源に、1相の抵抗が45Ωの平衡三相抵抗負荷をΔ結線で接続した。この負荷を等価なY結線に換算して1相分の等価回路で考えるとき、線電流〔A〕の値として、最も近いものはどれか。

  1. 2.57
  2. 4.44
  3. 7.70
  4. 13.33
  5. 23.09
【第11問:正解と解説】

正解:3

正解は3です。

Y結線に換算した1相の抵抗=45/3=15Ω、相電圧=200/√3≒115.5V

線電流=115.5/15≒7.70A(Δのまま:相電流200/45≒4.44A×√3≒7.70Aと一致)

1:誤り。Y結線に換算せず、相電圧を45Ωで割った値です。

2:誤り。Δ結線の相電流です。

3:正しい。

4:誤り。線間電圧を換算後の15Ωで割った値です。

5:誤り。Y結線の1相を45/9=5Ωとした値です。


重要度:A 難易度:★★☆

問12:線間電圧200Vの対称三相電源に、1相が抵抗とリアクタンスの直列回路である平衡三相負荷をY結線で接続したところ、線電流は10A、負荷の力率は0.8(遅れ)であった。1相のリアクタンス〔Ω〕の値として、最も近いものはどれか。

  1. 20.78
  2. 12.00
  3. 11.55
  4. 9.24
  5. 6.93
【第12問:正解と解説】

正解:5

正解は5です。

1相のインピーダンス Z=相電圧/相電流=(200/√3)/10≒11.55Ω

sinθ=√(1−0.8²)=0.6 より X=Z sinθ=11.55×0.6≒6.93Ω(抵抗はZcosθ≒9.24Ω)

1:誤り。Δ結線の1相として計算した値です。

2:誤り。線間電圧を線電流で割った値(√3で割り忘れ)に0.6を掛けた値です。

3:誤り。1相のインピーダンスの大きさです。

4:誤り。1相の抵抗です。

5:正しい。


重要度:A 難易度:★★☆

問13:対称三相4線式(Y結線、中性線あり)の電源に抵抗負荷を接続した。a相とb相にはそれぞれ10Aの電流が流れ、c相の負荷は切り離されている。中性線に流れる電流〔A〕の値として、正しいものはどれか。ただし、a相とb相の負荷は同じ抵抗値で、電線のインピーダンスは無視する。

  1. 20.0
  2. 17.3
  3. 14.1
  4. 10.0
  5. 0.0
【第13問:正解と解説】

正解:4

正解は4です。

中性線電流は、各相電流のフェーザの和です。Ia=10∠0°、Ib=10∠−120°

Ia+Ib=10+(−5−j8.66)=5−j8.66、大きさ √(5²+8.66²)=10A(Ic=10∠120°があれば和は0)

1:誤り。2つの電流を単純に足した値です。

2:誤り。2つの電流の差(線間)をとった値です。

3:誤り。2つの電流が直角とした値です。

4:正しい。

5:誤り。平衡三相のときの値です(c相がないので平衡ではありません)。


重要度:A 難易度:★★☆

問14:対称三相交流回路に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。ただし、負荷は平衡しているものとする。

  1. Y結線では、線間電圧の大きさは相電圧の√3倍である。
  2. Δ結線では、線電流の大きさは相電流の√3倍である。
  3. 3つの相電圧の瞬時値の和は、常に0である。
  4. 相順がa→b→cのY結線で、線間電圧Vabは相電圧Vaより30°進む。
  5. Δ結線の負荷をY結線に換算すると、1相のインピーダンスは3倍になる。
【第14問:正解と解説】

正解:5

正解は5です。

1:正しい。

2:正しい。

3:正しい。大きさが等しく120°ずつずれた3つの正弦波の和は、常に0です。

4:正しい。Vab=Va−Vbの位相はVaより30°進みます。

5:誤り。Δ結線の負荷をY結線に換算すると、1相のインピーダンスは1/3になります。

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