素人です。よろしくお願いします。
【問題】
定格容量30kVA、無負荷損220W、定格時の負荷損610Wの三相変圧器に、
定格出力15kW、定格運転時の効率(ηm)および力率(cosθ)がそれぞれ
91%、および83%である三相誘導電動機を接続して、この電動機を
定格運転する場合、変圧器[%]はいくらか?
【解答】
電動機の入力Pi=Po/(ηm・cosθ)
=15/(0.91×0.83)=19.9kVA
銅損 Pc=α^2Pco
=(19.9/30.0)^2×0.61=0.268kW
よってηt=Pcosθ/(Pcosθ+Pi+Pc)
=19.9×0.83/(19.9×0.83+0.22+0.268)
=0.971 →97.1%
【質問】
ここで、なぜ電動機の入力の値を出す必要があるのでしょうか?
式もどうしてなるのかわかりません。
また、銅損は2乗に比例するのはわかりますが、負荷の電流に対して
ではないでしょうか?仕事の比でもいいのでしょうか?
理解不足な点でおかしな質問かもしれません。
ヒントでも頂けると有難いです。
よろしくお願いします。
No.4ベストアンサー
- 回答日時:
そうです、ご質問のαのことです。
式が省略されて、分かりにくいのですが、丁寧に書くとこうなります。
α=負荷容量/変圧器の定格容量
=19.9kVA/30kVA
したがって、以下の式は、省略しないと、こうなります。
>ηt=Pcosθ/(Pcosθ+Pi+Pc)
> =19.9×0.83/(19.9×0.83+0.22+0.268)
ただし、P'を変圧器定格容量とします。(P=αP’です)
ηt=αP'cosθ/(αP'cosθ+Pi+(α^2)Pc)
={(19.9/30)×30}×0.83/{((19.9/30)×30×0.83+0.22+0.268)}
ちょうど、30kVAを約分しているので質問に示す式になっていますが、19.9kVAがいきなり登場するので、分かりにくいです。銅損の部分だけは、なぜか、あらかじめ計算していますが。
念のため、αについて。
書籍によっては、書き方が色々あるので、例を挙げておきます。
私の本では、α=1/n となっているのですが、この意味は、全負荷に対して、負荷が何分の一になっているかを表しています。
全負荷・・・変圧器容量と負荷容量が同じ場合。α=1(1/n=1)または、100%負荷といいます。
1/2負荷・・・50%負荷とも言います。α=0.5(1/n=1/2)。この問題で言えば、変圧器容量30kVAにたいして、負荷容量(電動機の入力)が15kVAの場合、15kVA/30kVA=1/2負荷です。
1/4負荷なら、25%負荷。α=0.25(1/n=1/4)または、7.5kVA/30kVA です。
1/n負荷・・・この問題の場合は、19.9kVA/30kVAとなっているので、19.9kVA/30kVA≒0.663 したがって、66%負荷ということになります。
最初の回答から私が理解していないところを
集中的にわかりやすく説明して頂き
ありがとうございます。
すっきりと理解できました!
何回も読み返して復習したいと思います。
お礼が遅くなりましたが、
大変感謝しています。
No.3
- 回答日時:
銅損の計算に関して。
電圧が一定なので電流∝出力の皮相電力になるので、「電流の2乗に比例」を「皮相電力の2乗に比例」と
することができます。
電流の2乗の比例=皮相電力の2乗に比例する
という点で納得しました。
電力=電流^2×抵抗
ということからだと思っています。
私のために回答を頂きありがとうございます。
お礼の返信が遅くなりすいません。
本当にありがとうございました!!
No.2
- 回答日時:
>なぜ電動機の入力の値を出す必要があるのでしょうか?
変圧器の効率に関しての問題なので、変圧器の出力を用いる事になります。
変圧器の出力とは、電動機の入力です。
いわゆる電動機の皮相電力です。
>銅損は2乗に比例するのはわかりますが、負荷の電流に対してではないでしょうか?仕事の比でもいいのでしょうか?
仰るとおり電流に対してですが、Pcは電力損失です。
つまり、電力は電流の二乗に比例します。
その為、
Pc = (定格負荷の何分の一)^2 × 定格負荷容量
となります。
仰るとおり、αと同じです。
>変圧器の出力とは、電動機の入力です。
>いわゆる電動機の皮相電力です。
この内容を見るまで皮相電力が入力であることに
あまり意識していませんでした。
皆様の回答から皮相電力Sに力率をかける
ことによって有効電力Pを計算し、Pを用いて
効率を算出するというふうに理解しています。
>仰るとおり電流に対してですが、Pcは電力損失です。
実はわかっていませんでした。
銅損は導線の抵抗エネルギー損失で
電流I,抵抗Zとすると
I^2*Zとなります。
つまり、負荷がかかればたくさんの電流が流れるということ
でしょうか。
これが電流または電力(私は仕事と書いていましたが。。。)
の2乗に所以することであると理解しました。
内容を拝見して、理解していない点に
気づかされました。
お礼が遅くなりました。
大変感謝しています、ありがとうございました!
No.1
- 回答日時:
言葉が分かりにくいだけだと思います。
>なぜ電動機の入力の値を出す必要があるのでしょうか?
「電動機の入力Pi」という言葉が紛らわしく感じるかもしれませんが、要するに、定格負荷容量のことです。だから、直す必要があります。
>負荷の電流に対して
これは、定格電流の1/nが負荷電流ということです。
早速のご回答ありがとうございます。
2つめのご回答がよくわかっていません。
定格容量に対する出力における動損Pcを求める
ということだと理解しています。
1/nというのはここでいるαのことでしょうか?
1/nの負荷電流というところが理解できていません。
もうすこし調べてみます!
ありがとうございます^^
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