電験三種 令和4年度上期 機械 問8｜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8）。正答は(3)です。

【基本公式】短絡試験：Zs=Vs/Is[Ω]、Rs=Ps/Is²[Ω]、Xs=√(Zs²-Rs²)[Ω]。

正答(3)「1.90」の計算：

Is=40A、Vs=80V、Ps=1000W。

Zs=80/40=2.0Ω。Rs=1000/40²=1000/1600=0.625Ω。

Xs=√(2.0²-0.625²)=√(4.0-0.390625)=√3.609375≒1.900Ω≒1.90Ω→選択肢(3)。

損失（銅損）の値が変わるとXsが変わるが、計算手順は同じ3ステップ（Z→R→X）。

【電気機器（変圧器）短絡試験（R4下期）の解法と要点】（令和4年度上期 問8）

【基本公式・定義】

短絡インピーダンス：Zs=Vs/Is[Ω]

等価抵抗（銅損から）：Rs=Ps/Is²[Ω]

漏れリアクタンス：Xs=√(Zs²-Rs²)[Ω]

【計算過程】

Is=40A, Vs=80V, Ps=1000W

Zs=80/40=2.0[Ω]

Rs=1000/(40)²=1000/1600=0.625[Ω]

Xs=√(2.0²-0.625²)=√(4.000-0.3906)=√3.609=1.900[Ω]→選択肢(3)

【損失の値を変えた場合との比較】

参考（Ps=1200Wの場合）：Ps=1200W→Rs=0.750Ω→Xs=√(4.00-0.5625)=1.854Ω≒1.85Ω→(2)

本問：Ps=1000W→Rs=0.625Ω→Xs=√(4.00-0.3906)=1.900Ω≒1.90Ω→(3)

→損失値が変わるとXsが変わる。計算手順は同じ3ステップ（Z→R→X）。

【電気機器（変圧器）短絡試験（R4下期）の深層解析と電験三種合格戦略】（令和4年度上期 問8）

【核心論点と正答根拠】

Zs=2.0Ω, Rs=0.625Ω, Xs=√(4.000-0.3906)=1.900Ω≒1.90Ω→(3)正答。

【変圧器の漏れリアクタンスの物理的意味】

漏れリアクタンスXs=Xs₁（一次漏れ）+Xs₂'（二次漏れ換算）。

漏れ磁束：巻線間の鎖交磁束以外の磁束→等価回路ではXs₁、Xs₂として直列接続。

Xs大→電圧変動大（重負荷で端子電圧が大幅低下）・短絡電流小（過電流保護面では有利）。

変電所変圧器：Xs設計で系統の短絡電流を適切な範囲に抑制→遮断器設計に影響。

【短絡試験の正確な実施方法】

測定手順：①二次側を短絡②一次側に低電圧（定格の5〜20%程度）印加③定格電流に調整④V,I,P測定。

注意点：短絡試験での損失=銅損（漂遊負荷損含む）≠純銅損。規格では規約補正係数を適用。

温度補正：測定時温度→75℃換算（JIS C 4304）。

【設計改善への応用】

%Xs=(Xs×In/Vn)×100%→変圧器のインピーダンス電圧（IEC/JIS標準銘板記載値）。

配電変圧器標準：%Z=3.5〜5%（低圧・高圧配電用）。

大型電力変圧器：%Z=10〜15%（送電系統の短絡電流制限が目的）。

電験二種：%Zを使った系統短絡電流計算・電圧変動率の精密計算・並列運転の負荷分担が出題。