2020年12月7日月曜日

ビル設備管理:位相、力率は意外と奥が深い。

今日は実務記事ではないので気楽に読んでくださいね。
電験三種を取得してもビル管理設備の電気業務でそれの
計算力を駆使する事はないです。2年も何もしていないと
急に三相交流の計算とか質問されても即答できないが普通
です。それでも最低限忘れてはいけないのは交流を扱う
以上は位相とか力率の計算。やはり電気を真に知る人と触
り理解の人との違いはここ
でしょうね。そこで今回は2020
年度電験三種理論試験問題から2問を題材にして解説した
のでこの程度は計算できる能力はキープしてください。

試験合格者の方ですからあまり細かい説明はしません。
デルタ部分の抵抗をスター変換で1/3にして相電圧は
200÷√3ですからその電流I、ただ題意は相電流で
すからIは最後に√3で割ります。なんとなく当時
苦労して勉強された頃を思い出されたのでは?1で
電流が遅れとわかる、実はもっと簡単に解けるので
すが位相を理解するには複素数・ベクトルを忘れて
いてはダメなのでこの方法で解きました。模範解答
はもっと簡単に解いています。ただ解くだけならそ
れでも構いません。それと電卓なく暗算でいけるよ。
24の二乗は(20+4)の二乗と考える400+160+16で576

有効電力は電圧×電流×COS(電圧と電流の位相差)です。
力率からいつもの三角形を考えるとSINもわかります。
後は計算するだけですが正確に解けば3700Wは算出で
きますが、あそこをほぼ1と考えたら概略では答えは
4000W程度、選択を見れば3番とわかります。今回は
あえて市販模範解答とは違う方法で解いてみました。

下の問題、ベクトルで書けば?ですがリアクタンスが不明
ですと書けないから文字式で比較が必要、誘導性と容量性
リアクタンス並列接続は実務でも関係
するからあえてこの
問題を取上げたのです。これが理解できる方は次の実務上
の疑問を解答できるはずです。IC=ILだと主電流はIRのみに
なるけどICとILは流れたまま、考えてみれば不思議だと思
いませんか?電気はスカラー量加減と違い1+1が2にもなり
0にもなる???エジソンが電気送電を始めた時は直流送
電でしたが交流の利便性を採用した代償として対地間静電
容量とかこういう問題の様な事とか電気を作業ではなく
学問として理解するには数学は欠かせない
のです。


モーターを運転していて力率1になる様にコンデンサー
を並列に接続したら運転電流は下がる、ところがモータ
ー接続のとこでは電流は変化していない。あくまで並列
に接続した点から電源側の電流が下がるのはご存知と思
いますがそれを職場の仲間に説明できる様になってほし
いと思います。たぶん普通の人には不思議でならない!
本当に人から尊敬される知識とは相手にとっての疑問を
解決できる物です、これ以外でも高圧側で力率改善をし
ていますが力率改善の意味を完全理解してる方は設備管
理では稀。電気主任でさえ全員は理解できていません。
昔、同じ仕事をしていた父からこの質問をされ即答でき
ずに現場で実測してみました。わかってたつもりの電験
勉強は問題を解くためだけの電気の勉強をしていたん
だと当時反省しました。

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電験三種を勉強中の方からこの問題とかでも暗算でできるのか
と質問があったのですが、できます。マークシート問題では
答えもどれかなのですから、どれかさえわかればいいわけで
すよね。単純に試験に受かるという観点から言えばこういう
途中で近似値にしても構いません。面倒な事をしてる様だけ
ど電卓はキー間違いとか、特に二乗の差の√計算のとことか
かな?手計算でした方が間違いはまずないです。慣れたら
そう難かしくないですし、生活の中でも役に立ちます。
下問題、インピーダンスはオームの法則でV÷Iで100Ωだけ
は最初に気がつかないといけません。答えは当然4盤です。
Cの単位が0.000001なのに注意、電卓でそのまま扱うなら!

2.3.5.6.7.8の平方根を暗記してるなら√計算部分も電卓不要
√673ならば100×7と考えたら10×2.6=26とわかる、正確には
25.94だけど計算上OK、√230なら230=5×46、これを5×49と
考えて2.2×7=15.4とする(√230は15.1)、後11~19までの各
二乗値暗記、円周率は3で、60度の三角形の比率を覚えておく
三種の力率絡み計算は60度(π/3)がほとんど、これで電卓なし
で三種マークシート試験なら計算できるはずです。後テク的
な事では指数計算を特に練習しておきましょう。
静電容量Cは0.000001という小さな単位なのでこういうのを
電卓ですると高い確率でKEYミス、試験では関数電卓ダメ!
電卓の値は0.11、近似+指数計算では0.08です。マークシート
計算問題を解くには問題ない精度です。ぜひ習得してね。

最後にX+Y=6、XY=6、X>Yが条件、つまり足しても掛けても6に
なる2数字を電卓なしで解いてみて!_それが無理ならば数学
の練習から始めないと三種の勉強をしても間違いなく途中挫折
します。貴方も義務教育終了してるから中2数学で勉強して
るはず!電気主任技術者になるというならば国の定めたこの資
格をただ取得するためだけの目的で面倒でも数学を勉強、気の
毒とは思うけど自分の夢を叶えたいならば頑張るしかないです。

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