第二種電工 電気の基礎理論 問15：電気の基礎理論

※本問は図中の負荷インピーダンス情報が抽出時に欠落した図必須問題。三相3線式線間電圧200Vで負荷を流れる電流I=11.6A（正答イ）を求める典型問題。正答値11.6Aから推定すると、Δ結線で相インピーダンス約30Ω程度（200/30≒6.67A→線電流11.55A≒11.6A）の負荷構成、または別の組合せ。三相回路の線電流計算は、結線方式（Y/Δ）の判定と相電流から線電流への変換が要点。Y結線：I_l=I_p、Δ結線：I_l=√3×I_p。

※本問は図情報必須のためテキストのみでは確定解説不可。kiso_05・kiso_16と同型の三相3線式電流計算問題。正答イ=11.6A から逆算すると、Δ結線負荷で相インピーダンス約30Ω、または相電流約6.7Aの構成と推定される。

【三相回路の電流計算手順】

①線間電圧V_L＝200V（与えられている）

②結線方式の判定（Y or Δ）

③相電圧V_p の算出（Y：V_L/√3、Δ：V_L）

④相インピーダンスZ=√(R²+X²)

⑤相電流I_p=V_p/Z

⑥線電流I_l（Y：I_p、Δ：√3×I_p）

【正答イ=11.6A の典型パターン】

パターン1：Δ結線でZ=30Ω → I_p=200/30=6.67A、I_l=√3×6.67=11.55A≒11.6A

パターン2：Y結線でZ=10Ω → V_p=115.5V、I_p=I_l=11.55A≒11.6A

どちらも図情報の確認が必要だが、結果は同じ11.6A。

【類問との関連】 kiso_05、kiso_16も同正答11.6A。出題側のテンプレ問題で、年度を超えて類似条件で出題される定番論点。

※本問は図情報必須のため、テキスト抽出データのみでは確定解説不可。kiso_05・kiso_16と同パターンで、三相3線式回路の線電流計算の典型問題。

【正答11.6A から推定される回路構成】

パターン分析：

①Δ結線・R=8Ω・X=6Ω：Z=10Ω、I_p=20A、I_l=34.6A（不一致）

②Y結線・R=8Ω・X=6Ω：V_p=115.5V、Z=10Ω、I_p=I_l=11.55A≒11.6A（一致）

③Δ結線・Z=30Ω：I_p=6.67A、I_l=11.55A≒11.6A（一致）

②または③の構成と推定される。

【三相回路の系統解析】

①結線判定の手順：

• 図中の負荷接続が3本の電線間を結んでいる→Δ結線
• 3本の電線が中性点で1点に集まる→Y結線
• 中性線（4本目）の有無で3φ3W/3φ4Wを区別

②電圧電流の換算：

Y結線：V_L=√3×V_p、I_L=I_p

Δ結線：V_L=V_p、I_L=√3×I_p

【Y-Δ等価変換】

Y結線負荷Z_YをΔ結線負荷Z_Δに等価変換すると、Z_Δ=3×Z_Y。同じ消費電力を出すためΔ結線の方がインピーダンスが3倍大きい。逆にいうとY結線の方が同じZでも3倍の電力を消費。

【三相電力との関係】

P=√3×V_L×I_L×cosφ。本問のI_L=11.6A、V_L=200V、cosφ未知。

仮にcosφ=0.8（典型値）なら P=√3×200×11.6×0.8≒3.2kW（Y結線R=8Ω・X=6Ω構成と一致）。

仮にcosφ=1（純抵抗）なら P=√3×200×11.6=4.0kW。

【実務応用】

①三相誘導電動機の定格電流：銘板の電流値[A]は線電流。配線用遮断器選定の基礎。

②三相変圧器の二次側電流：V_L×I_L×√3＝S（皮相電力）で算出。容量50kVA・200V→I=144A。

③電流不平衡の許容：JEAC 8001で5%以内が原則。不平衡が大きいと中性線電流増、変圧器損失増。

④変流器（CT）二次電流：標準は5Aまたは1A。CT比設定で計測。

【類問対応の総括】

本問のような図必須問題は、抽出データ品質の限界から確定解説不可。実試験では図に負荷の抵抗値・リアクタンス値・結線方式が明示されており、上記手順で解ける。本サイトの代替学習として、kiso_02（三相欠相）、kiso_04（Y結線線間電圧）、kiso_09（並列RL電力）、kiso_14（Δ結線消費電力）の各問で関連論点を網羅的に学習されたい。

電験三種では同じ三相回路を複素電力S=VI*、対称座標法（正相・逆相・零相分解）で解析する。第二種の本問パターンを盤石にしておくことが、上位資格への布石となる。