電験三種 令和2年度(2020) 機械 問8 過去問解説

問8 《変圧器(変圧器の構造)》
変圧器の構造に関する記述として,誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
  1. (1) 変圧器の巻線には軟銅線が用いられる。巻線の方法としては,鉄心に絶縁を施し,その上に巻線を直接巻きつける方法,円筒巻線や板状巻線としてこれを鉄心にはめ込む方法などがある。
  2. (2) 変圧器の鉄心には,飽和磁束密度と比透磁率が大きい電磁鋼板が用いられる。この鋼板は,渦電流損を低減するためケイ素が数$\%$含有され,さらにヒステリシス損を低減するために表面が絶縁皮膜で覆われている。
  3. (3) 変圧器の冷却方式には用いる冷媒によって,絶縁油を使用する油入式と空気を使用する乾式,さらにガス冷却式などがある。
  4. (4) 変圧器油は,変圧器本体を浸し,巻線の絶縁耐力を高めるとともに,冷却によって本体の温度上昇を防ぐために用いられる。また,化学的に安定で,引火点が高く,流動性に富み比熱が大きくて冷却効果が大きいなどの性質を備えることが必要となる。
  5. (5) 大型の油入変圧器では,負荷変動に伴い油の温度が変動し,油が膨張・収縮を繰り返すため,外気が変圧器内部に出入りを繰り返す。これを変圧器の呼吸作用といい,油の劣化の原因となる。この劣化を防止するため,本体の外にコンサベータやブリーザを設ける。
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正解は(2)
解説
【考え方】鉄心の材料の工夫(ケイ素・絶縁皮膜)が、それぞれどの損失を減らすためかを考えます。 鉄損は2つです。ヒステリシス損:磁化の向きが変わるたびに出る損失。渦電流損:鉄心の中にうずまく電流による損失。 ■1 (1) 巻線 巻線には軟銅線を使い、鉄心に直接巻く方法や、巻いたものをはめ込む方法があります。正しいです。 ■2 (2) 鉄心の材料 ケイ素を数%まぜると、ヒステリシス損が減ります。電気抵抗も上がるので、渦電流損も減ります。 鋼板の表面を絶縁の膜でおおうのは、薄い板どうしの間に電流が流れないようにして、渦電流損を減らすためです。 (2)は、ケイ素の目的と絶縁皮膜の目的が入れかわっているので、誤りです。 ■3 (3)(4) 冷却と変圧器油 冷却方式には、油入式・乾式・ガス冷却式などがあります。正しいです。 変圧器油は絶縁と冷却に使い、引火点(火がつく温度)が高いことなどが必要です。正しいです。 ■4 (5) 呼吸作用 油の温度が変わると、油がふくらんだり縮んだりして、外の空気が出入りします。これが呼吸作用です。 油の劣化を防ぐため、コンサベータやブリーザを付けます。正しいです。 答えは(2)ピヨ。
出典:令和2年度(2020) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)機械 問8