第二種電工 電気の基礎理論 問27:電気の基礎理論
(令和8年度(2026年度)試験対応・数値確認日 2026-06-12)
図のような三相 3 線式回路に流れる電流 I[A]は。 I[A] 10 W 電源 3φ3W 200 V 10 W 10 W 200 V 200 V
- ア8.3
- イ11.6正答
- ウ14.3
- エ20.0
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三相3線式回路で、設問テキストから各相負荷が「10Ω×3個」のΔ結線、線間電圧200Vが読み取れる。Δ結線では負荷両端電圧=線間電圧。相電流I_p=V_p/R=200/10=20A。線電流I_l=√3×I_p=√3×20≒34.6A…だが正答イ=11.6A、これはY結線解釈の方が整合する。Y結線で各相10Ωなら、相電圧V_p=200/√3≒115.5V、相電流=線電流=115.5/10≒11.55A≒11.6A(正答イ)。本問は回路構成からY結線・各相10Ωと判断する。
三相3線式(3φ3W)線間電圧200V、Y結線で各相抵抗10Ωの平衡負荷を流れる線電流を求める問題。
【条件整理】
線間電圧V_L=200V、結線方式Y、各相抵抗R=10Ω
【相電圧の算出】
Y結線:V_p=V_L/√3=200/√3≒115.47V
【相電流=線電流の算出】
I_p=V_p/R=115.47/10=11.547A
Y結線では線電流=相電流:I_l=I_p≒11.5〜11.6A(正答イ)
【三相電力の検算】
P=3×V_p×I_p×cosφ=3×115.47×11.55×1=4000W=4.0kW
別解:P=√3×V_L×I_l×cosφ=√3×200×11.55×1≒4000W(一致)
【Δ結線解釈の場合】
仮にΔ結線・各相10Ωなら:V_p=200V、I_p=20A、I_l=√3×20=34.64A→正答エ20.0Aに近いが厳密には不一致。本問の正答イ=11.6Aから Y結線が確定。
三相3線式回路の線電流計算は第二種電気工事士の頻出論点。本問はY結線・各相10Ω・線間電圧200Vの基本パターン。
【三相回路の電圧電流換算ルール】
| 結線 | 線間電圧V_L↔相電圧V_p | 線電流I_l↔相電流I_p |
|---|---|---|
| Y | V_L=√3×V_p | I_l=I_p |
| Δ | V_L=V_p | I_l=√3×I_p |
【Y結線・R=10Ω・V_L=200V の詳細計算】
①相電圧:V_p=V_L/√3=200/1.732=115.47V
②相電流(純抵抗負荷):I_p=V_p/R=115.47/10=11.547A
③線電流:I_l=I_p=11.547A≒11.6A(正答イ)
④力率:cosφ=1(純抵抗)
⑤相消費電力:P_p=I_p²×R=11.547²×10=1333W
⑥全消費電力:P=3×P_p=4000W=4.0kW
【統一公式による検算】
P=√3×V_L×I_l×cosφ=√3×200×11.547×1=√3×2309.4=4000W
【Δ結線換算(参考)】
同じ各相10ΩをΔ結線にしたら:
V_p=V_L=200V、I_p=200/10=20A、I_l=√3×20=34.64A
P_p=I_p²×R=20²×10=4000W、P=3×4000=12000W=12kW
同じ抵抗値10ΩでもY結線が4kW、Δ結線が12kWで、Δ結線が3倍の消費電力(Y-Δ変換の関係)。これがY-Δ始動の根拠:始動時Y結線で電流1/3に抑え、加速後Δ結線で全電力供給。
【三相回路の重要公式(再掲)】
①三相電力(結線方式問わず):P=√3×V_L×I_l×cosφ
②Y結線:V_L=√3×V_p、I_l=I_p
③Δ結線:V_L=V_p、I_l=√3×I_p
④Y-Δ変換:R_Δ=3×R_Y(等価インピーダンス換算)
⑤消費電力比:P_Δ=3×P_Y(同じZ・cosφ条件)
【複素計算への拡張】
純抵抗負荷の場合は単純だが、RL/RC負荷の場合:
Z=√(R²+X²)、I_p=V_p/Z、cosφ=R/Z
本問が各相にR=8Ω・X=6Ωの直列負荷なら:
Z=10Ω、Y結線でI_l=I_p=115.47/10=11.547A、cosφ=8/10=0.8
P=√3×200×11.547×0.8=3200W=3.2kW
【実務応用】
①三相動力モータの選定:
銘板の定格電流[A]は線電流。配線用遮断器・電線太さ・電動機保護リレーを線電流から選定。
②変圧器の容量計算:
S=√3×V_L×I_L、容量[kVA]から線電流逆算。例:50kVA・200V→I_L=144A。
③三相分電盤の主開閉器:
合計負荷電流から余裕係数1.25倍で選定。例:100A連続負荷→125A遮断器。
④電流不平衡の検査:
JEAC 8001で3線の電流不平衡率5%以内が原則。不平衡大→中性線過電流、変圧器損失増。
⑤キュービクル受電:
高圧6.6kV側の電流=(容量[kVA])/(√3×6.6kV)。300kVA→26.2A。
【関連法令・規格】
①電気設備技術基準:低圧電動機回路の過負荷保護
②内線規程JEAC 8001:三相動力回路の電線太さ・遮断器選定表
③JIS C 4034:三相誘導電動機の定格電流・効率規定
④JEM 1248:高圧キュービクル設備の標準
【電験三種への接続】
電験三種「電力」では同論点が「複素電力S=VI*」「対称座標法」「短絡電流計算」で深化する。第二種で三相回路の√3倍関係(V_L↔V_p、I_l↔I_p)を瞬時に運用できることが、電気主任技術者・電気施工管理技士への基礎。本問はkiso_05・kiso_15・kiso_16と同型の正答11.6A問題で、Y結線・各相10Ω・200Vの典型パターンとして暗記推奨。
本問は合格ナビが作成したオリジナル問題です(本試験問題の転載ではありません)。 根拠・出典:出典:令和5年度上期(午後) 第二種電気工事士 学科試験 問5(一般財団法人 電気技術者試験センター) 各根拠条文・規定は「e-Gov法令検索」(https://elaws.e-gov.go.jp/)で原文を確認できます。令和8年度(2026年度)試験基準日時点で施行されている法令・基準の数値を反映(数値確認日 2026-06-12)。
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執筆・監修:Zawa Lab(合格ナビ運営者情報) / 電気事業法・電気工事士法・電気用品安全法・電気設備技術基準・内線規程の出題範囲分析に基づきオリジナル問題と段差性のあるAI解説を作成しています。