《必須》〈課目Ⅰ〉[問題3](13)エネルギー管理技術の基礎変圧器の損失に関する知識問題

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【問題】

【難易度】★☆☆☆☆（易しい）
\[
\begin{eqnarray}
\end{eqnarray}
\] 　\( \ \boxed {　　 16\strut 　　} \ \)の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。

(13) 変圧器の損失は、負荷損と無負荷損の和で表される。負荷が変化したとき、負荷損の大きさは\( \ \boxed {　　 16\strut 　　} \ \)に比例して変化する。

＜\( \ \boxed {　　 16\strut 　　} \ \)の解答群＞
\[
\begin{eqnarray}
&ア&　負荷電流　　　　　 &イ&　負荷電流の2乗　　&ウ&　負荷電流の3乗　　　　　　　　\\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

変圧器損失に関する問題です。出題の仕方より、タイトルでは知識問題としていますが、変圧器の損失などを求める計算式の基礎となる問題です。電気分野課目\( \mathrm {Ⅲ}\)でも必須知識ですので、電気分野を受験される方は特に、計算式をもとに理解していくようにしていきましょう。

1.L字型等価回路
変圧器の等価回路は主に、図\( \mathrm {1}\)のような\( \mathrm {L}\)字型等価回路で表されます。

一次側電圧 \( : \dot{\mathrm{V}}_{1} \, \)　　二次側電圧\( : \dot{\mathrm{V}}’_{2} \, \)
一次側電流 \( : \dot{\mathrm{I}}_{1} \, \)　　負荷電流（二次側電流）\( : \dot{\mathrm{I}}’_{2} \, \) 　　励磁電流 \( : \dot{\mathrm{I}}_{0} \, \)
一次側巻線抵抗\( : \mathrm{r}_{1} \)　　二次側巻線抵抗\( : \mathrm{r}’_{2} \, \)　　
一次側リアクタンス\( : {x}_{1} \)　　二次側リアクタンス\( : {x}’_{1} \)
励磁コンダクタンス\( : {g}_{0} \)　　励磁サセプタンス\( : {b}_{0} \)

※『\( \mathrm {‘}\)』がついている記号は、二次側を一次側に換算したものです。

2.負荷損
負荷損は主に銅損となっています。銅損とは、巻線抵抗に負荷電流が流れることでジュール熱として消費される損失のことを言います。
負荷損（銅損） \( : \mathrm{P}_{c} \)は図\( \mathrm {1}\)の\( \mathrm {L}\)字型等価回路図をもとに、以下の計算式で求めることができます。
\[
\begin{eqnarray}
P_{c} &=& { I’_{2} }^2 \, ( r_{1} + r’_{2} ) \ [\, \mathrm{W} \,] ・・・・・・・・・➀ \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

3.無負荷損
無負荷損は主に鉄損が大半を占めています。鉄損は磁気によるヒステリシス損と渦電流損により成り立っています。
無負荷損（鉄損） \( : \mathrm{P}_{i} \)は図\( \mathrm {1}\)の\( \mathrm {L}\)字型等価回路図をもとに、以下の計算式で求めることができます。
\[
\begin{eqnarray}
P_{i} &=& { V_{1} }^2 \, g_{0} \ [\, \mathrm{W} \,] ・・・・・・・・・➁ \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]