電験三種「法規」の施設管理の問題を解くための重要公式

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電験三種「法規」の施設管理の問題を解くための重要な公式についてまとめています。

電験三種の計算問題を解くためには電気の公式をおぼえておく必要がありますが、公式が苦手という方は多かったりします。

そこで、このページでは電験三種「法規」の施設管理の問題を解くための重要な公式についてまとめてみましたので、電験三種の試験勉強に活用してみてください。

このページに掲載している公式には、

えっ？　それって公式なの？　とか、

あの公式がない！

とかあると思いますが、掲載している公式はどれも重要で基本的なものですので、まずは掲載されている公式を一通りおぼえておくようにしましょう。

負荷特性に関する公式

需要率の公式

需要率 $=\dfrac{\text{最大需要電力［}\mathrm{kW}\text{］}}{\text{設備容量［}\mathrm{kW}\text{］}}\times 100$　［$\%$］

負荷率の公式

負荷率 $=\dfrac{\text{平均需要電力［}\mathrm{kW}\text{］}}{\text{最大需要電力［}\mathrm{kW}\text{］}}\times 100$　［$\%$］

不等率の公式

不等率 $=\dfrac{\text{各需要家の最大需要電力の総和［}\mathrm{kW}\text{］}}{\text{合成最大需要電力［}\mathrm{kW}\text{］}}$

合成最大需要電力の公式

合成最大需要電力 $=\dfrac{\text{各需要家の最大需要電力の総和［}\mathrm{kW}\text{］}}{\text{不等率}}$　［$\mathrm{kW}$］

変圧器に関する公式

変圧器の1日の出力電力量Wdの公式

$W_d$ $=\left(\text{出力電力［}\mathrm{W}\text{］}\times\text{負荷時間［}\mathrm{h}\text{］}\right)\text{の合計}$　［$\mathrm{W\cdot h}$］

変圧器の鉄損による1日の損失電力量Wdiの公式

$W_{di}=\text{変圧器の鉄損［}\mathrm{W}\text{］}\times 24\text{［}\mathrm{h}\text{］}$　［$\mathrm{W\cdot h}$］

変圧器の銅損による1日の損失電力量Wdcの公式

$W_{dc}$ $=\left(\text{負荷率}^2\times\text{全負荷銅損［}\mathrm{W}\text{］}\times\text{負荷時間［}\mathrm{h}\text{］}\right)\text{の合計}$　［$\mathrm{W\cdot h}$］

ここで、負荷率 $=\dfrac{\text{負荷［}\mathrm{W}\text{］}}{\text{変圧器の定格容量［}\mathrm{V\cdot A}\text{］}\times\text{力率}}$

変圧器の全日効率ηdの公式

$\eta_d$ $=\dfrac{\text{1日の出力電力量［}\mathrm{W\cdot h}\text{］}}{\text{1日の出力電力量［}\mathrm{W\cdot h}\text{］} +\text{1日の損失電力量［}\mathrm{W\cdot h}\text{］}}\times 100$　［$\%$］

ここで、1日の損失電力量 $=W_{di}+W_{dc}$ ［$\mathrm{W\cdot h}$］

変圧器の1日の平均需要電力の公式

1日の平均需要電力 $=\dfrac{\text{1日の出力電力量［}\mathrm{W\cdot h}\text{］}}{24\text{［}\mathrm{h}\text{］}}$　［$\mathrm{W}$］

変圧器の日負荷率の公式

日負荷率 $=\dfrac{\text{1日の平均需要電力［}\mathrm{W}\text{］}}{\text{最大需要電力［}\mathrm{W}\text{］}}\times 100$　［$\%$］

力率改善に関する公式

力率改善のための電力用コンデンサの容量Qの公式（有効電力一定の場合）

電力用コンデンサと負荷

力率改善に必要な電力用コンデンサ容量のベクトル図

$Q_1$ ：力率改善前の無効電力［$\mathrm{var}$］
$Q_2$ ：力率改善後の無効電力［$\mathrm{var}$］
$\theta_1$ ：力率改善前の力率角［${}^\circ$］
$\theta_2$ ：力率改善後の力率角［${}^\circ$］
$S_1$ ：力率改善前の皮相電力［$\mathrm{V\cdot A}$］
$S_2$ ：力率改善後の皮相電力［$\mathrm{V\cdot A}$］
$\cos\theta_1$ ：力率改善前の力率
$\cos\theta_2$ ：力率改善後の力率

$Q=Q_1-Q_2=P\tan\theta_1 -P\tan\theta_2$ $=P\left(\tan\theta_1 -\tan\theta_2\right)$

$=P\left(\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_1}}{\cos\theta_1} -\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)$　［$\mathrm{var}$］

皮相電力S1、S2の公式

$S_1=\sqrt{P^2+{Q_1}^2}$　［$\mathrm{V\cdot A}$］

$S_2=\sqrt{P^2+{Q_2}^2}$　［$\mathrm{V\cdot A}$］

力率cosθ1、cosθ2の公式

$\cos\theta_1=\dfrac{P}{S_1} =\dfrac{P}{\sqrt{P^2+{Q_1}^2}}$

$\cos\theta_2=\dfrac{P}{S_2} =\dfrac{P}{\sqrt{P^2+{Q_2}^2}}$

三相3線式電路に関する公式

三相3線式電路

三相3線式電路の電圧降下vの公式

$v=V_s-V_r=\sqrt{3}\, I\left(r\cos\theta +x\sin\theta\right)$　［$\mathrm{V}$］

受電端有効電力Pの公式

$P=\sqrt{3}\, V_rI\cos\theta$　［$\mathrm{W}$］

水力発電所の運用に関する公式

水力発電所の概略図

水力発電所の総合効率ηの公式

$\eta =\eta_T\, \eta_G$

発電電力Pの公式

$P=9.8\, Q\, H\, \eta_T\, \eta_G =9.8\, Q\, H\,\eta$　［$\mathrm{kW}$］

この式の単位は $\mathrm{kW}$ ですよ！

もうちょっと詳しく勉強したい方はこちらも参考にしてみましょう。
水力発電所の出力についてはこちら　⇒　水力発電所の構成と出力

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