電験三種（第三種電気主任技術者） 機械 一問一答・五肢択一（全12問）｜変圧器の損失と効率

正解：○

無負荷損の大部分は鉄損（ヒステリシス損と渦電流損）、負荷損の大部分は巻線の銅損です。

正解：×

銅損はI²Rなので、負荷電流の2乗に比例します（負荷率αのとき全負荷銅損のα²倍）。

正解：×

鉄損は加える電圧と周波数で決まり、負荷電流によらずほぼ一定です。負荷電流の2乗に比例するのは銅損です。

正解：○

効率は、可変損（銅損）と固定損（鉄損）が等しくなる負荷率 α＝√(Pi／Pc) で最大になります。

正解：○

損失は電流（皮相電力）で決まるのに対し、出力はαP cosθで力率に比例するので、力率が低いほど効率は下がります。

正解：×

電圧一定では最大磁束密度Bmが周波数に反比例します。ヒステリシス損∝fBm^1.6〜2 は周波数を上げると減少し、渦電流損∝(fBm)² はほぼ変わりません。

正解：2

正解は2です。

η＝出力／(出力＋鉄損＋銅損)×100＝10,000／(10,000＋100＋200)×100≒97.1%

1：誤り。損失を2倍にした値です。

2：正しい。

3：誤り。銅損だけを考えた値です。

4：誤り。鉄損だけを考えた値です。

5：誤り。損失を考えていない値です。

正解：4

正解は4です。

最大効率は鉄損＝銅損のとき：α²×400＝100 より α＝√(100／400)＝0.5＝50%

1：誤り。比を逆にした値です。

2：誤り。全負荷とした値です。

3：誤り。√(1／2)とした値です。

4：正しい。

5：誤り。鉄損と全負荷銅損の比（100／400）をそのまま使った値です。

正解：3

正解は3です。

出力＝0.5×10,000×1＝5,000W、鉄損100W、銅損＝0.5²×400＝100W

η＝5,000／(5,000＋100＋100)×100≒96.2%（このとき鉄損＝銅損で効率は最大）

1：誤り。銅損を全負荷の値のままにした値です。

2：誤り。銅損を負荷率に比例させた値です（負荷率の2乗に比例します）。

3：正しい。

4：誤り。鉄損か銅損の一方だけを考えた値です。

5：誤り。損失を考えていない値です。

正解：3

正解は3です。

出力＝10,000×0.8＝8,000W、損失＝100＋200＝300W（損失は電流で決まり、力率によらない）

η＝8,000／8,300×100≒96.4%（力率1のときの97.1%より低い）

1：誤り。力率1の効率に0.8を掛けた値です。

2：誤り。損失を力率で割った値です。

3：正しい。

4：誤り。力率1のときの効率です。

5：誤り。銅損を考えていない値です。

正解：3

正解は3です。

銅損は負荷率の2乗に比例：400×0.75²＝400×0.5625＝225W

1：誤り。負荷率50%の値です。

2：誤り。負荷率の3乗を掛けた値です。

3：正しい。

4：誤り。負荷率に比例するとした値です。

5：誤り。全負荷の値です。

正解：2

正解は2です。

1日の出力電力量＝10kW×12h＝120kWh

鉄損（24時間）＝0.1×24＝2.4kWh、銅損（全負荷12時間）＝0.2×12＝2.4kWh

全日効率＝120／(120＋2.4＋2.4)×100≒96.2%

1：誤り。銅損も24時間分とした値です。

2：正しい。

3：誤り。全負荷時の効率です（鉄損も12時間分とした値と同じ）。

4：誤り。鉄損か銅損の一方だけを考えた値です。

5：誤り。損失を考えていない値です。