電験三種 令和4年度(2022) 下期 機械 問9 過去問解説
変圧器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) 無負荷の変圧器の一次巻線に正弦波交流電圧を加えると，鉄心には磁気飽和現象やヒステリシス現象が生じるので電流は非正弦波電流となる。この電流を励磁電流といい，第3次をはじめとする多くの次数の高調波を含む。
- (2) 変圧器の励磁電流のうち，一次電圧と同相成分を鉄損電流，$\dfrac{\pi}{2}$[rad]遅れた成分を磁化電流という。
- (3) 変圧器の鉄損には主にヒステリシス損と渦電流損がある。電源の周波数を $f$，鉄心に用いる電磁鋼板の厚さを $t$ とすると，ヒステリシス損は $f$ に比例し，渦電流損は $(f \cdot t)$ の2乗に比例する。ただし，鉄心の磁束密度を同一とする。
- (4) 変圧器の損失には主に鉄損と銅損があり，両者が等しくなったときに最大効率となる。無負荷損の主なものは鉄損で，電圧と周波数が一定であれば負荷に関係なく一定である。また，負荷損の主なものは銅損で，負荷電流の2乗に比例する。
- (5) 変圧器の等価回路において，励磁回路は励磁コンダクタンスと励磁サセプタンスで構成される。両者を合わせて励磁アドミタンスという。励磁コンダクタンスに流れる電流は磁化電流に対応し，励磁サセプタンスで発生する損失は鉄損に対応している。
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正解は(5)
解説
【考え方】励磁回路の2つの部分の役目を合わせます。コンダクタンス＝鉄損電流（電力を使う）、サセプタンス＝磁化電流（磁束を作る）です。
■1 (1) 正しいです
鉄心は磁気飽和（それ以上磁束がふえにくくなること）やヒステリシスがあるので、励磁電流はゆがんだ波になります。
第3次などの高調波（基本の何倍かの周波数の成分）をふくみます。
■2 (2) 正しいです
電圧と同じ位相の成分が鉄損電流、$\dfrac{\pi}{2}$ 遅れた成分が磁化電流です。
■3 (3) 正しいです
磁束密度が同じなら、ヒステリシス損は $f$ に比例し、渦電流損は $(f \cdot t)^2$ に比例します。
■4 (4) 正しいです
鉄損と銅損が等しいとき最大効率です。鉄損は負荷によらず一定、銅損は電流の2乗に比例します。
■5 (5) 誤りです
励磁コンダクタンスは抵抗のような部分で、ここに流れる鉄損電流が鉄損（熱）になります。
励磁サセプタンスはコイルのような部分で、磁束を作る磁化電流が流れ、電力は使いません。
(5)は対応が逆になっています。
答えは(5)ピヨ。
出典：令和4年度（2022） 下期 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9