電気の基礎理論問30電気の基礎理論

第二種電工電気の基礎理論問30：電気の基礎理論

最終更新 2026-06-12（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線式回路の全消費電力 5 ［kW］は。 6 W 8 W 200 V 8 W 6 W 電源 3φ3W 200 V 6 W 8 W 200 V

ア2.4
イ4.8
ウ7.2正答
エ9.6

正答：ウ7.2

AI解説（初心者・標準・上級）

理解度に合わせて3レベルの解説を無料で読めます。根拠（電気設備技術基準・内線規程・電気工事士法・電気用品安全法）も明記。

初心者向けまずはここから。やさしく要点を解説

三相3線式回路でΔ結線負荷、各相にR=6Ω・X=8Ωの直列負荷、線間電圧200Vの構成。相インピーダンスZ=√(36+64)=10Ω。Δ結線では相電圧V_p=線間電圧200V。相電流I_p=200/10=20A。各相の消費電力は抵抗側のみ：P_p=I_p²×R=20²×6=2400W。3相合計P=3×2400=7200W=7.2kW（正答ウ）。kiso_10・kiso_14と同型の三相消費電力問題で、Rの値が違う類問。

標準試験対策の基準レベル

三相3線式（3φ3W）線間電圧200V、Δ結線・各相R=6Ω・X=8Ωの直列RL負荷の全消費電力を求める問題。

【条件整理】

線間電圧V_L=200V、結線方式Δ、相抵抗R=6Ω、相リアクタンスX=8Ω

【相インピーダンス】 Z=√(R²+X²)=√(36+64)=√100=10Ω

【相電圧（Δ結線）】 V_p=V_L=200V

【相電流】 I_p=V_p/Z=200/10=20A

【線電流】 I_l=√3×I_p=√3×20=34.64A

【力率】 cosφ=R/Z=6/10=0.6

【全消費電力（3経路で検算）】

①相ごと：P=3×I_p²×R=3×400×6=7200W=7.2kW（正答ウ）

②統一公式：P=√3×V_L×I_l×cosφ=√3×200×34.64×0.6≒7200W

③Δ全体：P=3×V_p×I_p×cosφ=3×200×20×0.6=7200W

【無効・皮相電力】

Q=3×I_p²×X=3×400×8=9600var=9.6kvar

S=√(P²+Q²)=√(51.84+92.16)=12kVA

別解：S=3×V_p×I_p=3×200×20=12000VA=12kVA

R=6Ω・X=8Ωの組合せはkiso_10/14（R=8Ω・X=6Ω）とR・Xを入替えた類問。力率cosφが0.8↔0.6で変わるため、有効電力もkiso_10の9.6kWに対し本問は7.2kW。

上級誤答論破・根拠規定・実務応用まで深掘り

三相3線式Δ結線RL負荷の全消費電力計算。「3:4:5」型R:X:Z=6:8:10の典型パターンで、年度を変えて頻出する論点。

【基本式（再確認）】

①インピーダンス：Z=√(R²+X²)

②Δ結線の相電圧＝線間電圧：V_p=V_L

③相電流：I_p=V_p/Z

④線電流：I_l=√3×I_p

⑤力率：cosφ=R/Z

⑥全消費電力：P=√3×V_L×I_l×cosφ=3×I_p²×R=3×V_p×I_p×cosφ

【本問の詳細計算】

V_L=200V、R=6Ω、X=8Ω（cosφ=0.6・sinφ=0.8）

Z=√(36+64)=10Ω

V_p=200V、I_p=20A、I_l=34.64A

P=3×20²×6=7200W=7.2kW（正答ウ）

【kiso_10/14 との比較】

| 問 | R | X | Z | cosφ | 全消費電力 |

|---|---|---|---|---|---|

| kiso_10 | 8Ω | 6Ω | 10Ω | 0.8 | 9.6kW |

| kiso_14 | 8Ω | 6Ω | 10Ω | 0.8 | 9.6kW |

| kiso_30 | 6Ω | 8Ω | 10Ω | 0.6 | 7.2kW |

同じZ=10Ωでも、Rの値が変わると消費電力が変わる。「リアクタンスが大きい＝無効電力大＝有効電力小」の関係。

【Y結線との対比（参考）】

同じR=6Ω・X=8Ωの負荷をY結線にすると：

V_p=V_L/√3=200/√3≒115.5V

I_p=I_l=115.5/10=11.55A

P=3×11.55²×6=2400W=2.4kW

Δ結線（7.2kW）はY結線（2.4kW）の3倍。Y-Δ変換の関係。

【相回路・全回路の3電力】

①有効電力P：抵抗成分のみ消費

相ごと：P_p=I_p²R=20²×6=2400W
3相合計：P=7200W=7.2kW

②無効電力Q：リアクタンス成分が往復

相ごと：Q_p=I_p²X=20²×8=3200var
3相合計：Q=9600var=9.6kvar

③皮相電力S：電源から見た見かけ電力

相ごと：S_p=V_p×I_p=200×20=4000VA
3相合計：S=12000VA=12kVA

検算：S²=P²+Q²、12²=7.2²+9.6²、144=51.84+92.16=144 ✓

【力率改善コンデンサ容量計算】

力率を0.6→1.0に改善する場合：

tanφ_1=Q/P=9.6/7.2=1.333（または√(1/0.6²-1)=1.333）

tanφ_2=0

Q_C=P×(tanφ_1-tanφ_2)=7.2×1.333=9.6kvar

→9.6kvar以上の進相コンデンサ（Δ結線で並列接続）が必要。実機では10kvar・15kvar等の規格品を選定。

【実務応用】

①工場の三相モータ負荷：

40kW三相モータ・力率0.85、進相コンデンサで0.95に改善

Q_C=40×(0.620-0.329)=11.64kvar→15kvar機を選定

②受電設備設計：

契約電力500kW・力率0.8で需要、変圧器容量S=500/0.8=625kVA→750kVA変圧器（余裕係数1.2）

③電動機選定：

銘板に「出力15kW・力率0.85・効率0.92」→入力P=15/0.92=16.3kW、皮相S=16.3/0.85=19.2kVA、線電流I_l=19200/(√3×200)=55.4A

④電気料金最適化：

高圧500kW契約・力率0.85→0.95に改善→基本料金10%割引（電気事業法）

【関連法令・規格】

①電気事業法施行規則：契約電力の力率算定基準（85%）

②JIS C 4034：誘導電動機の定格力率規定

③JIS C 4902：高圧進相コンデンサ規格

④JEAC 8001：力率改善コンデンサ設置基準

【電験三種への接続】

電験三種「電力管理」では進相コンデンサ容量計算（kvar算出）、「機械」では電動機の特性曲線、複素電力S=√3×V_L×I_l* のフェーザ計算へ発展。第二種で三相回路Δ結線とY結線の換算・3倍関係を瞬時運用できることが上位資格・実務両方への基礎。kiso_02（三相欠相）、kiso_10/14（Δ結線9.6kW）、kiso_27（Y結線4kW）と組合せて、三相回路の電力計算を網羅的に押さえる。

出典・根拠について

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4年度上期（午前）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）。

本問・解説は試験対策のための学習コンテンツです。法令・基準は改正されることがあるため、最新の内容は一般財団法人電気技術者試験センター・経済産業省の公式情報をご確認ください。本サイトは電気技術者試験センターと一切関係ありません。

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。