変圧器の構造と原理 ミニテスト【第3回】

正解：（2）減極性
減極性では、規定の端子配置で一次・二次の向かい合う端子が同じ瞬間の極性になります。その一組を接続して、残った端子間の電圧を測る極性試験では、一次・二次電圧の差が現れます。端子の極性が同じことと、試験電圧が差になることを区別してください。
（1）加極性では、同じ配置・接続の試験で電圧の和が現れます。（3）同極性は端子同士の関係を表す語で、この分類の名称ではありません。（4）無極性、（5）交互極性も標準の分類名ではありません。端子配置と試験接続の図：日本電気技術者協会「変圧器の極性」。

正解：（2）第3調波による相電圧波形のひずみ
鉄心の磁化特性は直線ではありません。正弦波の磁束を作る励磁電流には第3調波が含まれます。三相の第3調波は同相なので、中性線のないY結線では流れる経路がありません。その結果、磁束や相電圧がひずむことがあります。同相の第3調波は、相電圧の差を取る線間電圧では打ち消し合う点にも注意します。
（1）漏れ磁束は巻線配置などにも左右され、結線だけで必ず増えるとはいえません。（3）無負荷でも励磁電流が流れます。（4）冷却方式とは別の問題です。（5）鉄損も発生します。Δ結線の三次巻線を設けると、第3調波電流の循環経路を作れます。ただし、あらゆる高調波が消えるという意味ではありません。参考：日本電気技術者協会「3巻線変圧器について」。

正解：（3）回転する部分がない（静止器）
変圧器の本体は、巻線と鉄心を回転させず、時間とともに変わる磁束で電圧を誘導します。（1）一般的な電力用変圧器には鉄心があり、（2）巻線も必要です。（4）直流機のような整流子は使いません。（5）鉄損・銅損で発熱するため、冷却は必要です。
本体に回転軸がないので、回転機のような軸受摩擦損や回転子の風損はありません。ただし、冷却ファンや油ポンプを備える機種はあり、それらの補機は電力を消費します。「静止器だから設備全体の損失が0」とはなりません。

正解：（2）二次側の3相の巻線に共通接続点があるため
Y結線では、各相の巻線の一端をまとめた点が中性点になります。必要に応じて端子を引き出し、接地や中性線の接続に使います。（1）Δ結線にはその共通接続点がありません。（3）Δ-Yでは一次・二次の線間電圧に通常30°の位相差があり、同相とは限りません。（4）結線しても鉄損はなくならず、（5）力率も負荷によって変わります。
発電所の昇圧などに採用例がありますが、Δ-Y は昇圧専用ではありません。電圧の比は巻数比と結線で決まります。結線名と昇圧・降圧を一対一で暗記しないようにしましょう。

正解：（4）2 倍
f は周波数［Hz］、N は巻数、Φm は最大磁束［Wb］です。E は起電力の実効値［V］を表します。同じ磁束変化による1巻当たりの起電力を、巻数だけ足し合わせるため、N が2倍なら E も2倍です。
（1）1/2倍は反比例とした場合、（2）変わらないは巻数の変化を無視した場合です。（3）√2倍は最大値と実効値の換算との混同で、今回はどちらも実効値です。（5）4倍は N を2乗で扱った場合で、この式には当てはまりません。
印加電圧と周波数を一定にした実機で巻数を増やすなら、磁束のほうが変わります。今回の「最大磁束も一定」という条件と混同しないでください。式の確認：日本電気技術者協会「変圧器の銘板に学ぶ」。