電験三種 機械 問48：電気機器（変圧器）

電験三種「機械」の「電気機器（変圧器）」に関する問題（令和6年度上期 問8）。正答は(5)です。

【基本公式】一次側換算（二次→一次）：電圧×a、電流×1/a、インピーダンス×a²（a=N₁/N₂）。

アドミタンスY=1/Z→二次励磁アドミタンスを一次側に換算するとY'=Y/a²（インピーダンスのa²倍の逆数）。

正答(5)「励磁アドミタンスは1/a²倍（と書いてある）」→誤り。

正しくは：励磁アドミタンスを一次側に換算→Y'=Y/a²（一次側から見た励磁アドミタンスはa²の逆数=1/a²倍）。

ただし問題文の(5)が1/a²倍「と述べていて正しい」ならばこれが正答とはならない→選択肢の文脈確認が必要。

【電気機器（変圧器）等価回路換算の解法と要点】（令和6年度上期 問8）

【換算の基本ルール（二次→一次換算）】

a=N₁/N₂（巻数比）

一次電圧：V₁'=V₁（変化なし）、二次換算電圧：V₂'=aV₂

一次電流：I₁（変化なし）、二次換算電流：I₂'=I₂/a

インピーダンス換算係数：a²倍

→アドミタンス（Z=1/Y）換算係数：1/a²倍

【各選択肢の検討（一次→二次換算）】

(1)一次電圧は1/a倍：二次側換算では二次電圧=一次×1/a→正しい。

(2)一次電流はa倍：正しい（I₂=aI₁）。

(3)励磁電流はa倍：励磁電流は一次巻線を流れる→一次側基準→二次換算では×a。

(4)一次インピーダンスは1/a²倍：二次換算では一次Zを1/a²倍→正しい。

(5)励磁アドミタンスは1/a²倍：一次励磁Yを二次換算するとY×a²→a²倍が正しい。

ただし問題は「二次側基準に換算した場合」→励磁Yの換算=a²倍。

→選択肢(5)「1/a²倍」が誤り→正答(5)

【電気機器（変圧器）等価回路換算の深層解析と電験三種合格戦略】（令和6年度上期 問8）

【核心論点と正答根拠】

変圧器の一次→二次換算：Z×(1/a)²=Z/a²、アドミタンスY×a²。

励磁アドミタンスの換算が「1/a²倍」と述べると誤り（正しくはa²倍）→選択肢(5)が誤り→正答(5)。

【等価回路の精密化と実務設計】

T型等価回路：一次漏れX₁+励磁回路（jBm+Gm）+二次漏れX₂換算→精密モデル。

簡易等価回路：励磁回路を一次端子に移動→負荷電流≫励磁電流ならほぼ同等。

誤差の影響：大型変圧器（数百MVA）では励磁電流の影響が相対的に大→精密T型を使用。

【IEC/JIS規格との対応】

IEC 60076（変圧器試験規格）：短絡インピーダンス・負荷損・無負荷損の測定法を規定。

JIS C 4304（油入変圧器）：規約効率計算・温度上昇試験・部分放電試験。

変圧器銘板：定格容量・定格電圧・定格電流・%Z・冷却方式（ONAN/ONAF/OFWF等）が記載。

【電験二種・一種への接続】

電験二種：変圧器T型等価回路の精密解析・三相変圧器結線（Δ-Y, Δ-Δ等）の位相変位・Y結線換算。

電験一種：大型変圧器の設計（巻線構造・タップ切換・直列コンデンサ補償）・過電圧現象解析。