変圧器の構造と原理 ミニテスト【第2回】

正解：（4）乾式（モールド形）
モールド形は、巻線を樹脂で覆った乾式変圧器です。難燃性の材料を使う製品があり、ビルなどの防災を重視する設備で使われます。（1）～（3）は絶縁油を使う方式です。（5）はガスを冷却媒体にする方式で、巻線を樹脂で覆う構造の名前ではありません。
「ビルに設置する」だけでは形式は決まりません。乾式でも熱を逃がす必要があり、設置場所や冷却条件に合わせて選びます。参考：三菱電機のモールド変圧器の特徴。

正解：（1）内鉄形
巻線を鉄心の脚に巻き、鉄心が巻線の内側にある構造を内鉄形といいます。（2）外鉄形は鉄心が巻線を囲む構造です。（4）シェル形も外鉄形の別名です。（3）円筒形は巻線などの形状を表し、この鉄心構造の分類名ではありません。（5）カットコアは巻鉄心を切断して組み立てる形式で、鉄心と巻線の位置関係を答える名前ではありません。
内鉄形・外鉄形を、容量の大小や漏れ磁束の量だけで決めつけないようにしましょう。構造の確認：船舶電気装備技術講座の「鉄心構造による分類」。

正解：（4）2.5
巻数比は a＝N₁/N₂＝4,000/200＝20。理想変圧器では電流の比が巻数比の逆になるため、I₁＝I₂/a＝50/20＝2.5 Aです。（1）1.0、（2）1.5、（3）2.0、（5）5.0 A は、いずれもこの巻数比と二次電流の組合せに合いません。
一次電圧は二次電圧の20倍ですが、一次電流は二次電流の1/20です。したがって V₁I₁＝V₂I₂ となり、一次・二次の皮相電力が等しくなります。理想変圧器は損失も励磁電流も無視するモデルで、実機の一次電流には励磁電流も加わります。

正解：（3）Y-Δ 結線
星形は Y、三角形は Δ なので、一次が Y、二次が Δ の Y-Δ 結線です。Y側では3相の巻線の共通接続点が中性点になります。（1）Y-Y は二次も星形、（2）Δ-Δ は一次も三角形です。（4）Δ-Y は一次と二次が設問と逆です。（5）V結線は単相変圧器2台で三相へ供給する結線です。
降圧か昇圧かは巻数比と結線で決まります。Y-Δ という名前だけで降圧専用とはいえません。参考：日本電気技術者協会の三相変圧器の結線図。

正解：（5）86.6 %
1台の定格容量を S とすると、2台の合計は2S、V結線の三相容量は√3Sです。利用率＝√3S/(2S)＝√3/2≒0.866なので、86.6%になります。
（2）57.7%は、同じ変圧器を3台使ったΔ結線の容量3Sと比べた値です。√3S/(3S)＝1/√3≒0.577 であり、利用率とは分母が違います。（1）50.0%は1台/2台、（3）66.7%は2台/3台という台数の比です。（4）75.0%も√3/2に一致しません。
利用率は電力効率ではなく、残り13.4%の電力が熱として失われる意味ではありません。異容量や不平衡負荷には、この式をそのまま当てはめません。容量の比較は第1回の第4問でも確認できます。