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平成15年度 通信講習用 船舶電気装備技術講座(電気機器編、初級)

 事業名 船舶の電気装備に関する技術指導等
 団体名 日本船舶電装協会 注目度注目度5


3・13・8 三相交流電力の測定
 三相交流電力を測定するためには,三相電力計を用いるのが最も簡単な方法であるが,この計器の持ち合わせがなく,単相の指示電力計1個又は2個を用いて次の方法によって電力を測定することができる。
(1)2電力計法
 図3・35は,星形接続の負荷の電力を測定する方法で,W1及びW2の2個の電力計を用い,図3・35のように接続する。
 
図3・35
 
この場合における
三相瞬時電力P=v1i1+v2i2+v3i3
=(v1−v2i1+(v3−v2i3・・・(3・26)
注:i1i2i3=O,i2=−(i1i3)を上式に代入して求められる。
(3・26)式の第1項は,W1に働く瞬時電力である。第2項は,W2に働く瞬時電力である。この式を1周期間につき平均すれば,次の関係が求められる。
 三相電力P=(W1の読み)+(W2の読み)〔W〕・・・(3・27)
(3・27)式から三相電力P〔W〕は2個の電力計の読みの和を求めればよい。
また,△結線の負荷について計算してみる。
 図8・36は,△接続の負荷の電力の場合につき,上記同様W1及びW2の2個の電力計を用いて,三相電力を測定するものである。
 
図3・36
 
 第1,第2,第3線の電圧の瞬時値を,それぞれv1,v2,v3とし,かつi1',i2’,i3'をそれぞれ負荷電流の瞬時値とする。
 また,各線の電流の瞬時値をそれぞれi1i2i3とすれば
i1'=i1i3',  i2'=i3'−i3
三相瞬時電力P=(v1−v2i1'+(v2−v3i2'+(v3−v1i3'
=(v1−v2)(i1i3')+(V2−V3)(i3'−i3)+(v3−v1i3'
=(v1−v2i1+(v3−v2i3
=(W1に働く瞬時電力)+(W2に働く瞬時電力)(W)
したがって,三相電力は2個の電力計の指示の和に等しい。これは,(3・27)式と同様である。
(2)1個の電力計で三相電力測定法
 
図3・37
 
 図3・37(a)のように1個の電力計Wを1の線につなぎ,2,3線間に切換スイッチKを用いる。なお,図3・37(b)のベクトル図によってわかるように,Wの電圧コイルには1−2線間の電圧12が加わりKを3線につなげば,Wの電圧コイルには1−3線間の電圧13が加わる。
 また,Kを2線にいれたときは,Wは12とその間の相差(30°+θ)で働くから,そのときの指示P1
P1=V12I cos(30°+θ)〔W〕・・・(3・28)となり
 また,Kを3線に入れると,Wは13とその間の相差(30°−θ)で働くから,その指示P2
P2=V13I cos(30°−θ)・・・(3・29)
V12=V13=V’とすれば
P1+P2=V’I cos(30°+θ)+V’I cos(30°−θ)
=V’I{cos(30°+θ)+cos(30°−θ)}
上式の変形に電気工学の基礎編の6・1・8の公式を用いて
 
 
 (3・30)式は,三相電力P=V'I cosと一致する。
 よって,三相電力Pを求めるには,P1の指示とP2の指示の和によって求められる。
(3)計算による負荷力率算出法
 前記(1)又は(2)によって求めたP1とP2により力率を計算により,次のように求めることができる。
 前記(2)のP1=V12I cos(30°+θ)またP2=V13I cos(30°−θ)からP1+P2=V'I cos(30°+θ)+V'I cos(30°−θ),
=V'I{cos(30°+θ)+ cos(30°−θ)
 ここでV12=V13=V' 平衡三相交流のため
 上式の変形に電気工学の基礎編の6・1・8の公式を用いて
 
 
 また,P2−P1=V'I{Icos(30°−θ)+ cos(30°+θ)}
=V'I×2 sin30°sinθ
=V'I sinθ・・・(3・32)
(3・32)式÷(3・31)式
 
 
故に,
 
電気工学の基礎編の6・1・6の公式から
 
 
(3・33)式によって力率cosθを計算できる。
 
(1)指示電気計器の階級と用途について述べよ。
(2)計器取扱い上の注意事項を述べよ。
(3)計器の3要素はどのようなものか述べよ。
(4)直流電流計の動作原理を述べよ。
(5)分流器とはどのようなもの説明せよ。
(6)倍率器について説明せよ。
(7)電流力計形計器の動作原理を述べよ。
(8)可動鉄片形計器の動作原理を述べよ。
(9)指示電力計の動作原理を述べよ。
(10)指示電力計の接続法について詳細に説明せよ。
(11)振動片形周波数計について説明せよ。
(12)電流力計形周波数の動作原理を説明せよ。
(13)同期検定装置の種類のうち一つを選んで説明せよ。
(14)検相灯について説明せよ。
(15)交流電圧の測定にあたりPTを使用する原理を述べよ。
(16)交流電流の測定にあたりCTを使用する原理を述べよ。
(17)CTを使用するにあたり注意事項を述べよ。
(18)抵抗測定するためホイートストンブリッジ法を採用するにあたり,その原理を説明せよ。
(19)直流電力測定にあたり注意すべき事項を述べよ。
(20)単相交流電力・力率の測定法のうち一方法をあげ,それについて説明せよ。
(21)1個の電力計で三相電力測定法の原理を述べよ。
(22)150〔V〕用直流電圧計がある。その抵抗は18,000〔Ω〕であるという。いま,この電圧計を直流600〔Ω〕用のものとするためには,さらに何〔Ω〕の直列抵抗を要するか,式を作って答えよ。
(23)2電力計法によって平衡三相電力を測定したら,次の結果がえられた。その場合の電力及び力率はそれぞれいくらか述べよ。
(a)第一電力計0〔W〕,第二電力計600〔W〕
(b)第一電力計700〔W〕,第二電力計0〔W〕
(c)第一電力計400〔W〕,第二電力計800〔W〕
(24)単相交流負荷の電力を測定したら電圧計は103〔V〕,電流計は26.5〔A〕,力率計は遅れの0.85を指示した。その電力はいくらか。ただし,各計器の損失は無視する。







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