第一種電気工事士の過去問
令和3年度（2021年） 午前
一般問題 問12

正解は4です。

変圧器の損失について・・・

●変圧器の効率

変圧器の出力と入力との比を変圧器の効率といいます。

損失が大きくなると変圧器の効率は小さくなり、銅損と鉄損が等しいとき変圧器の効率は最大効率となります。

●無負荷損

変圧器の巻線に定格電圧が加わっている場合、負荷が接続されていない時でも励磁電流（磁界を作り磁場を発生させるための電流）による損失がつねに電力として供給されます。

この損失は無負荷損といい大部分は鉄損です。

●鉄損と銅損

鉄損には、ヒステリシス損と渦電流損があります。

銅損には、抵抗損と漂遊負荷損があります。

●負荷電流と銅損

銅損（抵抗損）＝RI²となるので、変圧器の銅損は負荷電流の2乗に比例します。

4の負荷電流が2倍になれば銅損は2倍になる。とありますが、負荷電流が2倍になれば銅損は4倍になります。

なので4が正解とわかります。

まず正解ですが、選択肢　４　が誤っている記述です。

負荷電流が2倍になれば銅損は2倍ではなく4倍になります。

　銅損　P(W)=I²×R

また、変圧器の損失の特徴として

1 .銅損と鉄損が等しいときに変圧器の効率が最大となる。

　その通りです。

　整数の最小定理より

　二つの正の整数A及びBについて、A×B=一定ならばA=BのときA+Bは最小となります。

　例　2X2=4 1X4=4 4X1=4　の場合　AB共2の時がA+Bが最小です。

　このことから、銅損と鉄損が等しい時に効率は最大となります。

2 .無負荷損の大部分は鉄損である。

　負荷電流が流れてなくても鉄損は発生します。

　無負荷損と言えば鉄損、負荷損と言えば銅損と考えても良いです。

3 .鉄損にはヒステリシス損と渦電流損がある。

　その通りです。

　磁束の交番によって発生する損失です。

変圧器の特性について問う問題で、選択肢4が誤りとなります。

1.銅損と鉄損が等しいときに変圧器の効率が最大となる。

⇨正しいです。変圧器の効率に関する式を解くことで証明されますが、特性として暗記した方が早いです。

2.無負荷損の大部分は鉄損である。

⇨正しいです。無負荷損には鉄損の他に、誘電体へ交番電界を与えた時に一部が熱になる誘電体損や、励磁電流による巻線抵抗などがあります。が、いずれも鉄損に比べると無視できるほど小さいです。

3.鉄損にはヒステリシス損と渦電流損がある。

⇨正しいです。

ヒステリシス損は鉄が持つヒステリシス特性により、印加した磁界の一部が鉄中に残留磁気として残り、活用できない分のエネルギーを指します。

渦電流損は、鉄中の磁界により発生する渦電流がジュール熱として消費される損失です。

4.負荷電流が2倍になれば銅損は2倍になる。

⇨誤りです。銅損はジュール熱であるため負荷電流の二乗に比例します。よって負荷電流が2倍になれば銅損は4倍になります。

答えは（4）「負荷電流が2倍になれば銅損は2倍になる。」です。

銅損は負荷電流の2乗に比例するので、負荷電流が2倍になると4倍になります。

以下の条件は正です。

1)銅損と鉄損が等しいときに変圧器の効率が最大となる。

2)無負荷損の大部分は鉄損である。

3)鉄損にはヒステリシス損と渦電流損がある。