令和6年度下期機械問6

短絡特性から、定格電流に等しい短絡電流を流す界磁電流を比例で求める

機械A問題配点 5点

出典：一般財団法人電気技術者試験センター令和6年度下期第三種電気主任技術者試験機械科目問題（問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています）

正解

(1)

正解の出典：同センターが公表している解答

解説

三相短絡曲線（界磁電流と短絡電流の関係）はほぼ直線になる。短絡状態では電機子反作用で磁束が打ち消され、鉄心が飽和しないためである。だから比例計算で解ける。

**定格電流** In = P / (√3 V) = 11 000×10³ / (√3 × 6 600) ≈ 962 A

**必要な界磁電流** 54 A で 750 A 流れるので、962 A を流すには If = 54 × 962 / 750 ≈ 69.3 A

したがって正解は(1)。

なお、無負荷で定格電圧を出す界磁電流と、ここで求めた「定格電流に等しい短絡電流を流す界磁電流」の比が**短絡比**になる。この問題はその分母を求める部分にあたる。

落とし穴は定格電流の √3。三相の皮相電力は √3VI なので、P/V だけで割ると電流が √3 倍大きくなる。

選択肢ごとの理由

(1)正しい。定格電流 ≈ 962 A、界磁電流 = 54 × 962/750 ≈ 69.3 A。
(2)96 A になる素直な筋道は見当たらない。界磁電流と短絡電流が比例するという性質から出る値ではない。
(3)120 は定格電流を √3 なしで 11 000/6.6 ≈ 1 667 A とした場合の値（54 × 1 667/750 ≈ 120）。
(4)208 は定格電流を √3 で割らずに掛けて約 2 887 A とした場合の値。
(5)289 A になる素直な筋道は見当たらない。正しい値の4倍以上で、定格電流の計算か比の取り方を大きく誤っている。

この論点は、データセンターの現場でこう出てくる

短絡電流と界磁の関係は、データセンターの非常用発電機で「事故が起きたときに遮断器が正しく動くか」を確かめる保護協調の話につながる。商用電源から受電しているときは、系統側から大きな短絡電流が流れ込むので、遮断器はすぐに事故を検出して切れる。ところが停電中に発電機だけで給電していると、発電機が出せる短絡電流は商用系統よりずっと小さく、しかも時間とともに減っていく。そのため「商用電源のときは働く保護継電器が、発電機運転中には電流が足りなくて働かない」ということが起こりうる。 DCの電気設計では、発電機の短絡比や短絡電流の推移をもとに、発電機運転時にも下流の遮断器が選択的に切れるかを確認する。短絡電流が界磁で決まり、ほぼ比例するという性質は、その計算の土台になる。

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