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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

問題

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変圧器の損失に関する記述として、誤っているものは。
   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。
   4 .
負荷電流が2倍になれば銅損は2倍になる。
( 第一種 電気工事士試験 令和3年度(2021年) 午前 一般問題 問12 )
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この過去問の解説 (4件)

29

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、ヒステリシス損渦電流損があります。

銅損には、抵抗損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。

付箋メモを残すことが出来ます。
4

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。

1

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。

0

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。

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