変圧器の等価回路と計算 ミニテスト【第2回】

正解：（2）無負荷試験
開放した側の電流は0ですが、給電側には鉄心を磁化するための励磁電流が流れます。測定する無負荷損には鉄損のほか、励磁電流による巻線銅損なども含まれます。それらが小さいとして、無負荷損≒鉄損と近似します。銅損が完全に0になるわけではありません。
（1）短絡試験は低い電圧で定格電流を流し、主に負荷損と短絡インピーダンスを調べます。（3）は温度の上昇、（4）は絶縁抵抗、（5）は規定の電圧に絶縁が耐えるかを調べる試験です。損失の内訳は日本電気技術者協会の解説で確認できます。

正解：（2）鉄損を下げる
鉄損は負荷へ電力を送らない時間にも生じます。一定の鉄損を P［W］とすると、24時間通電した日の鉄損電力量は P×24［Wh］です。通電を止める時間があれば、その時間は含めません。
（1）負荷電流による銅損の低減も、負荷のある時間の損失を減らす有効な対策です。ただし設問は無負荷時間にも続く損失を聞いています。（3）冷却の改善は鉄損の直接の低減を意味しません。（4）巻数比の変更、（5）鉄心の大型化だけでも、損失が下がるとは決まりません。
全日効率は1日の出力電力量÷入力電力量です。鉄損と銅損のどちらを減らす効果が大きいかは、低減量・通電時間・負荷の時間配分で変わります。鉄損低減が常に最優先とは限りません。

正解：（3）0.50
m は負荷電流を定格電流で割った値です。このモデルでは鉄損と銅損が等しい点で効率が最大になります。m²×1,000＝250 より、m＝√(250/1,000)＝0.50です。
（1）0.25では銅損62.5 W、（2）0.35では122.5 Wで、鉄損より小さくなります。（4）0.65では422.5 W、（5）0.75では562.5 Wで、鉄損より大きくなります。0.50なら銅損は250 Wとなり一致します。鉄損/定格銅損の0.25を、そのまま負荷率としないように注意しましょう。

正解：（3）4.0
遅れの力率角なので sinθ＝√(1−0.8²)＝0.6 です。ε≒2.0×0.8＋4.0×0.6
＝1.6＋2.4＝4.0%となります。
（1）2.4はリアクタンス分だけの値です。（2）3.2は4.0×0.8で、%Xにcosθを掛けています。（4）4.8はsinθも0.8として計算した値です。（5）5.6も、抵抗分1.6とリアクタンス分2.4の和に合いません。進み負荷ではリアクタンス分の符号が変わります。また、この簡略式は厳密式ではなく、高次の項を省いた近似です。

正解：（3）98.8
出力＝200×0.5×0.8＝80 kW＝80,000 W。銅損＝0.5²×2,000＝500 W、総損失＝500＋500＝1,000 Wです。入力は出力と損失の和なので、
η＝80,000/81,000×100
≒98.8%となります。
（1）96.8と（2）97.6は、この出力に対して損失を多く見積もった値です。（4）99.0と（5）99.4は逆に損失を少なく見積もっています。kWとWをそろえ、定格銅損をそのまま足さないようにします。同じ力率のまま負荷を変える比較では、鉄損＝銅損となるこの半負荷点で効率が最大です。