電験3種合格講座 H29年電力問6解説

電験3種合格講座 H29年電力問6解説

電験三種、H29年度電力問6の解説動画を投稿しました。

電験3種合格講座 H29年電力問6解説

直流送電と交流送電の比較

直流送電に関する問題です。

直流送電といえばエジソン、テスラの時代の

交流と直流の競争の結果、交流送電網が一般的になりました。

電験でも時折出題される分野になります。

直流送電のメリット

・ケーブルが2条で良く、建設コストの低減

・交流より最高点での電圧が低く、絶縁性能を低くできる

地絡電流が交流よりも小さい

・リアクタンスによる電圧降下フェランチ効果による影響がない

表皮効果が生じないため、導体の利用率がよい

直流送電のデメリット

・変圧器が使えず、変圧コスト、ロスが大

・零点がないため、大電流遮断が難しい
(逆電流の印加等で零点を作る必要)
・高周波によるフィルタや調相設備が必要

・大地帰路電流による電食に注意が必要

表皮効果の原理をわかりやすく

表皮効果とは、交流電流が流れるときの電流密度が、

表面に近くなるほど高くなるという現象を指します。

表皮効果についても、電験3種でも時折出題されます。

ただし、電流密度の式まで覚える必要はありません。

図を用いておおよそのイメージを掴んでおきましょう。

図のように導体に電流が流れたとき、

アンペールの法則により、図の水色のような磁界が生じます。

そして、磁界を生じた時、それを打ち消すように

レンツの法則により電流が発生します。

この電流は、中心部に近づくほど大きくなるため、相殺されます。

これが表皮効果の原理になります。

直流では、一定の電流が流れ続けるため、この減少は起こりません。

フェランチ効果についてベクトルで

続いて、フェランチ効果についてベクトル図を用いて説明します。

フェランチ効果とは、軽負荷時、力率が進み方向になると

送電端よりも受電端の電圧のほうが高くなる現象を指します。

こちらも、電験3種に時折出題されます。

回路図とベクトル図を記載しました。例のごとく雑な図で申し訳ありません。

また、動画ではΘの角度が間違っており、

正しくは電流と受電端電圧の角度でした。申し訳ございません。

VS:送電端電圧 VR:受電端電圧

 

力率が進みの時、電流はベクトル図のようになります。

そこで、抵抗成分による電圧は電流と平行に、

リアクタンス成分による電圧は電流と垂直方向になるので

図のようなベクトル図がかけます。

結果、送電端電圧のほうが電圧が低くなることがわかりますね。

これを、フェランチ効果といいます。

 

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