電験三種(第三種電気主任技術者) 法規 一問一答・五肢択一(全12問)|力率改善と進相コンデンサ・直列リアクトル

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電験三種(第三種電気主任技術者)「法規」のうち、力率改善と進相コンデンサ・直列リアクトルの問題です(大分類:電気施設管理(計算)・重要度A)。一問一答3問 → 五肢択一9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:力率改善によって線路電流が減少すると、線路の抵抗損は電流の減少に比例して(電流の1乗に比例して)減少する。

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正解:×

線路の抵抗損は電流の2乗に比例します(I²R)。


重要度:A 難易度:★★☆

問2:軽負荷時に力率改善用コンデンサを接続したままにすると、進み力率となって受電端の電圧が上昇することがある。

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正解:○

軽負荷時は無効電力が過補償となって進み力率になり、電圧上昇の原因となります。


重要度:A 難易度:★☆☆

問3:皮相電力の2乗は、有効電力の2乗と無効電力の2乗の和に等しい。

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正解:○

S²=P²+Q²の関係です。

五肢択一

重要度:A 難易度:★☆☆

問4:有効電力300kW、遅れ力率0.6の負荷がある。力率を0.8(遅れ)に改善するために必要なコンデンサ容量[kvar]として、正しいものはどれか。

  1. 500
  2. 400
  3. 225
  4. 175
  5. 60
【第4問:正解と解説】

正解:4

正解は4です。Q=P(tanθ1-tanθ2)=300×(0.8/0.6-0.6/0.8)=300×(1.333-0.75)=175kvar

1:誤り。改善前の皮相電力を答えています。

2:誤り。改善前の無効電力です。

3:誤り。改善後の無効電力です。

4:正しい。

5:誤り。力率の差に有効電力を掛けています。


重要度:A 難易度:★☆☆

問5:有効電力400kW、遅れ力率0.8の負荷の力率を1.0に改善するために必要なコンデンサ容量[kvar]として、正しいものはどれか。

  1. 80
  2. 240
  3. 300
  4. 500
  5. 533
【第5問:正解と解説】

正解:3

正解は3です。改善前の無効電力 Q=P×tanθ=400×0.6/0.8=300kvar。力率1.0にするにはこれをすべて打ち消します。

1:誤り。力率の差(0.2)に有効電力を掛けています。

2:誤り。有効電力に0.6を掛けています(皮相電力で考えていません)。

3:正しい。

4:誤り。皮相電力です。

5:誤り。有効電力を0.75で割っています。


重要度:A 難易度:★★☆

問6:有効電力400kW、遅れ力率0.8の負荷に150kvarのコンデンサを接続した。接続後の力率として、最も近いものはどれか。

  1. 1.000
  2. 0.936
  3. 0.800
  4. 0.727
  5. 0.664
【第6問:正解と解説】

正解:2

正解は2です。改善前の無効電力=400×0.6/0.8=300kvar、接続後=300-150=150kvar

力率=400/√(400²+150²)≒0.936

1:誤り。力率1.0になるとしています。

2:正しい。

3:誤り。コンデンサを考慮していません(改善前の力率)。

4:誤り。有効電力と無効電力を算術和しています。

5:誤り。無効電力を足しています(進みと遅れの扱いの誤り)。


重要度:A 難易度:★☆☆

問7:定格電圧6,600V、定格容量100kvarの三相進相コンデンサの定格電流[A]として、最も近いものはどれか。

  1. 5.05
  2. 8.75
  3. 9.27
  4. 15.15
  5. 26.24
【第7問:正解と解説】

正解:2

正解は2です。I=Q/(√3V)=100,000/(√3×6,600)≒8.75A

1:誤り。3で割っています。

2:正しい。

3:誤り。6%のリアクトル分を掛けています。

4:誤り。√3で割っていません。

5:誤り。√3を掛けています。


重要度:A 難易度:★★☆

問8:回路電圧6,600Vの三相回路に、リアクタンスがコンデンサのリアクタンスの6%である直列リアクトルを付けた進相コンデンサを接続した。コンデンサの端子電圧(線間)[V]として、最も近いものはどれか。

  1. 7,469
  2. 7,021
  3. 6,996
  4. 6,600
  5. 6,204
【第8問:正解と解説】

正解:2

正解は2です。直列リアクトル付きでは回路のリアクタンスがXC(1-0.06)となり、コンデンサの端子電圧は回路電圧の1/(1-0.06)倍に上昇します。

Vc=6,600/0.94≒7,021V

1:誤り。2回割っています。

2:正しい。

3:誤り。1.06倍しています。1/(1-0.06)倍が正しい値です。

4:誤り。変化しないとしています。

5:誤り。0.94倍しています。直列リアクトルがあるとコンデンサの電圧は上昇します。


重要度:A 難易度:★★☆

問9:1相当たりの静電容量が10μFのコンデンサを三角結線(Δ結線)とし、線間電圧6,600V、周波数50Hzの三相回路に接続した。このコンデンサの容量[kvar]として、最も近いものはどれか。

  1. 137
  2. 237
  3. 411
  4. 493
  5. 711
【第9問:正解と解説】

正解:3

正解は3です。Δ結線では各相のコンデンサに線間電圧が加わります。

Q=3ωCV²=3×2π×50×10×10⁻⁶×6,600²≒410,543var≒411kvar

1:誤り。Δ結線なのに相電圧(V/√3)で計算しています(Y結線の値。1相分だけを計算した値とも一致します)。

2:誤り。√3で割っています。

3:正しい。

4:誤り。周波数を60Hzで計算しています。

5:誤り。√3を掛けています。


重要度:A 難易度:★★☆

問10:一定の有効電力を供給する配電線で、負荷の力率を0.6から0.8(いずれも遅れ)に改善した。送電端電圧は一定とし、配電線の抵抗損は改善前の何%になるか。最も近いものはどれか。

  1. 133.3
  2. 80.0
  3. 75.0
  4. 56.3
  5. 43.8
【第10問:正解と解説】

正解:4

正解は4です。有効電力一定なので電流は力率に反比例し、I2/I1=0.6/0.8=0.75。損失は電流の2乗に比例するので0.75²=0.5625→約56.3%

1:誤り。比を逆に使っています。

2:誤り。改善後の力率を答えています。

3:誤り。電流の比(0.6/0.8)をそのまま使っています。損失は電流の2乗に比例します。

4:正しい。

5:誤り。減少した割合を答えています。


重要度:A 難易度:★★★

問11:容量500kVAの変圧器から、遅れ力率0.7で500kVAの負荷に供給している。コンデンサを設置して総合力率を0.95(遅れ)に改善したとき、変圧器の容量の範囲で、同じ力率0.95の負荷をあと何kW増やすことができるか。最も近いものはどれか。

  1. 125
  2. 142
  3. 150
  4. 350
  5. 475
【第11問:正解と解説】

正解:1

正解は1です。改善前の有効電力=500×0.7=350kW。力率0.95で変圧器容量いっぱいまで使うと有効電力は500×0.95=475kW。増やせる負荷=475-350=125kW

1:正しい。

2:誤り。改善前の有効電力にも0.95を掛けています。

3:誤り。力率を考えず、容量と改善前の有効電力の差を答えています。

4:誤り。改善前の有効電力を答えています。

5:誤り。改善後に供給できる有効電力の合計を答えています。


重要度:A 難易度:★★☆

問12:力率改善と進相コンデンサについて、次のA〜Eのうち、正しいものはいくつあるか。
A 直列リアクトルを付けた進相コンデンサの端子電圧は、回路電圧より高くなる。
B 力率を改善すると、線路の電圧降下は小さくなる。
C 同じ静電容量のコンデンサでも、周波数が高いほど無効電力(容量)は大きくなる。
D 軽負荷時にコンデンサを接続したままにすると、受電端の電圧は低下する。
E 三相コンデンサの定格電流は、定格容量を√3×定格電圧で割って求める。

  1. 1つ
  2. 2つ
  3. 3つ
  4. 4つ
  5. 5つ
【第12問:正解と解説】

正解:4

正解は4(A・B・C・Eの4つが正しい)です。

A:正しい。1/(1-L)倍に上昇します。

B:正しい。電流の無効分が減るため電圧降下が小さくなります。

C:正しい。Q=ωCV²で、ωは周波数に比例します。

D:誤り。進み力率となり電圧は上昇します。

E:正しい。I=Q/(√3V)。

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