電験三種 平成30年度(2018) 電力 問14 過去問解説

問14 《電気材料(変圧器の鉄心材料)》
変圧器に使用される鉄心材料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) 鉄は,炭素の含有量を低減させることにより飽和磁束密度及び透磁率が増加し,保磁力が減少する傾向があるが,純鉄や低炭素鋼は電気抵抗が小さいため,一般に交流用途の鉄心材料には適さない。
  2. (2) 鉄は,けい素含有量の増加に伴って飽和磁束密度及び保磁力が減少し,透磁率及び電気抵抗が増加する傾向がある。そのため,けい素鋼板は交流用途の鉄心材料に広く使用されているが,けい素含有量の増加に伴って加工性や機械的強度が低下するという性質もある。
  3. (3) 鉄心材料のヒステリシス損は,ヒステリシス曲線が囲む面積と交番磁界の周波数に比例する。
  4. (4) 厚さの薄い鉄心材料を積層した積層鉄心は,積層した鉄心材料間で電流が流れないように鉄心材料の表面に絶縁被膜が施されており,鉄心材料の積層方向(厚さ方向)と磁束方向とが同一方向となるときに顕著な渦電流損の低減効果が得られる。
  5. (5) 鉄心材料に用いられるアモルファス磁性材料は,原子配列に規則性がない非結晶構造を有し,結晶構造を有するけい素鋼材と比較して鉄損が少ない。薄帯形状であることから巻鉄心形の鉄心に適しており,柱上変圧器などに使用されている。
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正解は(4)
解説
【考え方】(1)〜(5) を1つずつ確かめます。 ポイント:積層鉄心は、うすい鉄板を磁束の向きにそって重ねます。板と板の間は絶縁して、渦電流(鉄の中をうずのように回る電流)が流れにくくします。 ■1 (1) 炭素の少ない鉄 炭素が少ない鉄は磁石になりやすいですが、電気をよく通します。 交流では渦電流が多く流れてしまうので、交流の鉄心には向きません。正しいです。 ■2 (2) けい素鋼板 けい素をまぜると、電気抵抗が大きくなり、渦電流が減ります。 そのかわり、もろくなって加工しにくくなります。正しいです。 ■3 (3) ヒステリシス損 1回の磁化で失うエネルギー(曲線の面積)に、1秒あたりの回数(周波数)をかけたものです。正しいです。 ■4 (4) 積層鉄心 渦電流は、磁束のまわりをうずのように回って流れます。 この流れを板の間の絶縁で切るには、板の面と磁束が平行になるように重ねる必要があります。 積層方向(厚さの方向)と磁束の向きが同じでは、効果が出ません。誤りです。 ■5 (5) アモルファス アモルファス(原子がばらばらにならんだ材料)は、鉄損が少ないです。 うすいテープの形なので、巻いてつくる鉄心に向き、柱上変圧器に使われます。正しいです。 答えは(4)ピヨ。
出典:平成30年度(2018) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)電力 問14