電験三種(第三種電気主任技術者)「機械」のうち、電圧変動率と変圧器の試験の問題です(大分類:変圧器・重要度A)。一問一答6問 → 五肢択一6問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。
一問一答(○×)
重要度:A 難易度:★☆☆
問1:変圧器の無負荷試験(開放試験)では、鉄損と励磁アドミタンスを求めることができる。
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正解:○
一方の巻線を開放し、他方に定格電圧を加えて、電圧・電流・電力を測ります。入力電力がほぼ鉄損で、電流と電圧から励磁アドミタンスが求まります。
重要度:A 難易度:★☆☆
問2:変圧器の短絡試験では、鉄損を求めることができる。
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正解:×
短絡試験では、一方の巻線を短絡し、他方に定格電流が流れる低い電圧(インピーダンス電圧)を加えます。電圧が低く鉄損は無視でき、入力電力は銅損(負荷損)になります。鉄損は無負荷試験で求めます。
重要度:A 難易度:★★☆
問3:返還負荷法(反還負荷法)は、2台の変圧器を組み合わせ、損失分の電力だけを供給して温度上昇試験を行う方法である。
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正解:○
2台の変圧器を一次・二次とも並列にして、一方の回路から鉄損を、他方から銅損に相当する電流を供給するので、大きな負荷設備なしで全負荷相当の温度試験ができます。
重要度:A 難易度:★★☆
問4:変圧器の電圧変動率は、負荷の力率が進みのときも必ず正で、遅れ力率のときより大きい。
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正解:×
ε≒p cosθ+q sinθで、進み力率ではsinθが負になるので、電圧変動率は小さくなり、負になる(負荷時の二次電圧が無負荷時より高くなる)こともあります。
重要度:A 難易度:★☆☆
問5:変圧器の巻線抵抗は温度によって変わらないので、測定値を基準温度の値に換算する必要はない。
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正解:×
銅の抵抗は温度とともに増えるので、測定時の温度の値を基準温度(75℃など)の値に換算して用います。
重要度:A 難易度:★★☆
問6:百分率抵抗降下をp、百分率リアクタンス降下をqとすると、変圧器の電圧変動率は、負荷の力率角θが tanθ=q/p のとき最大となり、その値は√(p²+q²)である。
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正解:○
ε≒p cosθ+q sinθ=√(p²+q²)cos(θ−φ)(tanφ=q/p)で、θ=φのとき最大値√(p²+q²)(百分率インピーダンス降下)になります。
五肢択一
重要度:A 難易度:★☆☆
問7:百分率抵抗降下2%、百分率リアクタンス降下4%の変圧器を、力率0.8(遅れ)の負荷で運転するときの電圧変動率〔%〕の値として、最も近いものはどれか。
- −0.8
- 4.0
- 4.4
- 4.5
- 6.0
【第7問:正解と解説】
正解:2
正解は2です。
sinθ=0.6、ε≒p cosθ+q sinθ=2×0.8+4×0.6=1.6+2.4=4.0%
1:誤り。進み力率とした値です。
2:正しい。
3:誤り。cosθとsinθを入れ替えた値です。
4:誤り。最大の電圧変動率√(p²+q²)です。
5:誤り。pとqを単純に足した値です。
重要度:A 難易度:★★☆
問8:百分率抵抗降下2%、百分率リアクタンス降下4%の変圧器で、負荷の力率を変えたときの電圧変動率の最大値〔%〕として、最も近いものはどれか。
- 4.00
- 4.47
- 6.00
- 8.00
- 20.00
【第8問:正解と解説】
正解:2
正解は2です。
最大値は百分率インピーダンス降下に等しく √(p²+q²)=√(4+16)=√20≒4.47%
1:誤り。力率0.8(遅れ)のときの値です。
2:正しい。
3:誤り。pとqを単純に足した値です。
4:誤り。pとqの積です。
5:誤り。p²+q²です(平方根をとっていません)。
重要度:A 難易度:★★☆
問9:単相変圧器の高圧側で短絡試験を行い、定格電流10Aを流したとき、加えた電圧(インピーダンス電圧)は120V、入力電力は600Wであった。高圧側から見た漏れリアクタンス〔Ω〕の値として、最も近いものはどれか。
- 18.0
- 13.4
- 12.0
- 10.4
- 6.0
【第9問:正解と解説】
正解:4
正解は4です。
Z=120/10=12Ω、R=600/10²=6Ω(入力電力は銅損)
X=√(Z²−R²)=√(144−36)≒10.4Ω
1:誤り。インピーダンスと抵抗の和です。
2:誤り。インピーダンスと抵抗の2乗和の平方根です。
3:誤り。インピーダンスの大きさです。
4:正しい。
5:誤り。巻線抵抗です。
重要度:A 難易度:★☆☆
問10:定格電圧6,600Vの変圧器の短絡試験で、定格電流を流すのに必要な電圧(インピーダンス電圧)が330Vであった。百分率インピーダンス降下〔%〕の値として、正しいものはどれか。
- 0.05
- 0.50
- 2.50
- 5.00
- 20.00
【第10問:正解と解説】
正解:4
正解は4です。
%Z=インピーダンス電圧÷定格電圧×100=330/6,600×100=5.00%
1:誤り。百分率に直していない値です。
2:誤り。桁を誤った値です。
3:誤り。1/2にした値です。
4:正しい。
5:誤り。定格電圧÷インピーダンス電圧です。
重要度:A 難易度:★★☆
問11:変圧器の銅巻線の抵抗を20℃で測定したところ0.500Ωであった。基準温度75℃の抵抗値〔Ω〕として、最も近いものはどれか。ただし、銅の抵抗は(235+温度〔℃〕)に比例するものとする。
- 0.411
- 0.500
- 0.608
- 0.660
- 1.875
【第11問:正解と解説】
正解:3
正解は3です。
R75=R20×(235+75)/(235+20)=0.500×310/255≒0.608Ω
1:誤り。比を逆にした値です。
2:誤り。換算していない値です。
3:正しい。
4:誤り。0℃からの換算とした値です。
5:誤り。温度の比(75/20)を掛けた値です。
重要度:A 難易度:★★☆
問12:変圧器の無負荷試験と短絡試験に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
- 短絡試験の入力電力は、ほぼ鉄損に等しい。
- 無負荷試験では、一方の巻線を開放し、他方の巻線に定格電圧を加える。
- 無負荷試験の入力電力は、ほぼ鉄損に等しい。
- 短絡試験では、一方の巻線を短絡し、他方の巻線に定格電流が流れるような電圧を加える。
- 短絡試験で定格電流を流すために加えた電圧を、インピーダンス電圧という。
【第12問:正解と解説】
正解:1
正解は1です。
1:誤り。短絡試験では電圧が低く鉄損は無視でき、入力電力はほぼ銅損(負荷損)に等しくなります。
2:正しい。
3:正しい。電流が小さいので銅損は無視できます。
4:正しい。
5:正しい。
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