電験三種 令和4年度上期 機械 問9｜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4年度上期 問9）。正答は(3)です。

【基本公式】スコット結線変圧器：M変圧器+T変圧器（中央タップ使用）→三相電源→位相差90°の二相電源。

正答(3)「二次側端子からは位相差180°の二相電源が得られる」→誤り。

正しくは：スコット結線変圧器の二次側から「位相差90°」の2つの単相電源が得られる。

180°差は単純な中点タップ（センタータップ）変圧器で得られる構成→スコット結線とは別物。

スコット結線は三相電力を平衡2相（電気鉄道など二相電力）に変換する専用変圧器。

【電気機器（変圧器）スコット結線の解法と要点】（令和4年度上期 問9）

【各選択肢の正誤確認】

(1)正しい：単巻変圧器の構造（分路巻線+直列巻線）・三相変電所に使用→正しい。

(2)正しい：V結線方式（2台でΔ-Δ給電）・利用率≒0.866→正しい。

(3)誤り：スコット結線の二次側から「位相差90°」の二相電源→問題の「180°」は誤り。

・M変圧器（主変圧器）：三相の2端子に接続→二次電圧の基準。

・T変圧器（テーザー変圧器）：M変圧器の中央タップから三相の第3端子に接続→90°の二次電圧。

・二次電圧間の位相差：90°（90°二相変換→電気鉄道単相区間への均衡給電）。

(4)正しい：計器用変圧器（電圧変成器）の定格二次電圧=110V→正しい。

(5)正しい：変流器（電流変成器）の二次開放禁止→高電圧発生→短絡必須→正しい。

→正答(3)

【電気機器（変圧器）スコット結線の深層解析と電験三種合格戦略】（令和4年度上期 問9）

【核心論点と正答根拠】

スコット結線：三相→90°位相差の2単相変換。「180°」が誤り→正答(3)。

【スコット結線の設計詳細】

M変圧器：一次=VRS（√3×相電圧）、二次=V₂M（任意の鉄道供給電圧）。

T変圧器：一次=T端子〜Mの中点（=√3/2×相電圧=0.866×相電圧）、二次=V₂T。

V₂M=V₂T（等しく設計）→二次側は平衡2相（大きさ等しく位相差90°）。

電気鉄道適用：新幹線の電源（単相25kV）の供給に使用→3相から2単相を90°差で供給→三相電源の平衡化。

【計器用変成器（選択肢(4)(5)関連）】

PT（電圧変成器）：高電圧を110Vに降圧→電圧計/電力計/保護継電器に接続。

二次側開放→問題なし（電流が流れないため）。

CT（電流変成器）：大電流を5Aまたは1Aに変成→電流計/電力計/保護継電器に接続。

二次側開放絶対禁止→全一次電流が励磁電流→高電圧発生→絶縁破壊・感電死亡リスク。

CTの二次短絡試験：CTを設置したまま二次回路を変更する際は必ず短絡してから作業。

【電験二種・実務への接続】

電験二種：スコット変圧器の等価回路・電圧不平衡率計算・電気鉄道電源設計が出題。

実務：変電所CTの誤動作防止→二次回路の二重化（保護継電器と計測の分離）。