SAT電験3種講座 理論 質問回答(電験3種 平成23年 理論 問15 Δ-Y変換を用いて力率1の条件を求める)

今回、私は三相負荷のRをY→Δ変換してインピーダンスを求めましたが、答えが(4)になりました。どこがおかしいのでしょうか?

●一相の等価回路は、次のようになります。

線間電圧V(V)、直列接続コイル(L)に並列にC(F)と抵抗3R(Ω)が接続されている

合成インピーダンスを求めると、

Z=JWL+(3R×(1/JWC)/3R+(1/JWC))=3R/(1+(W3CR)²)+JWL-(JW9CR²/1+(W3CR)²)

より、

JWL-(JW9CR²/1+(W3CR)²)=0

L=9CR²/1+9(WCR)²

CをΔ→Y変換なら答えは(2)になるのですが、上記方法でもいいはずです。少し引っかかるのは、Δにした場合中性点がないので、一相を考えた場合、コイルLは2つが直接接続されていると考えるのですか?やはり、三相負荷以外に直列に負荷が入っている場合はY変換の方が導きやすいのでしょうか?

この問題は、確かにおっしゃるように、抵抗をΔ型に変換しても求められないことはありません。

しかし、

Z=JWL+(3R×(1/JWC)/3R+(1/JWC))

という式のうち、

(3R×(1/JWC)/3R+(1/JWC))

これは、Δ回路の一辺についてについての合成インピーダンスですが、このときコイルLには隣り合う二辺の合成電流が流れるはずです。したがって、

Z=JWL+(3R×(1/JWC)/3R+(1/JWC))

という式から力率1の条件を求めることはできません。

もちろん、隣り合う二辺のインピーダンスと、三相交流の位相差120°を考慮してベクトル図を描くなりすれば負荷側をΔ結線にしても答えを求めることはできますが、負荷側をY結線にしてしまえば、コイルと(抵抗・コンデンサ)は純粋に直列と見なすことができ、比較的簡単に答えを求めることができるようになります。

したがって、結果的には

Y変換の方が導きやすいのでしょうか?

そういうことになります。