第一種電工 電気機器・蓄電池・配線器具 問10：電気機器・蓄電池・配線器具

変圧器の鉄損は、変圧器の鉄心（コア）に発生するエネルギー損失。鉄損には「ヒステリシス損」と「渦電流損」の2種類がある。鉄損は電圧と周波数によって決まり、負荷電流（負荷の大小）には関係しない。一方「銅損」は電流の二乗に比例して負荷とともに変化する。選択肢はOCR欠落で数値になっているが、正答イは「鉄損は電圧・周波数が一定なら負荷に関係なくほぼ一定」という内容に対応する（正答イ=1710は別問の選択肢と混在）。変圧器鉄損の基本特性を理解することが重要。

本問はOCR解像失敗で設問文と選択肢が混在しているが、「変圧器の鉄損に関する正しい記述」を問う問題として解説する。鉄損の正確な知識：鉄損Piはヒステリシス損Phと渦電流損Peの和。Ph∝f×B^1.6（Steinmetz式）、Pe∝f²×B²。したがって鉄損は電源電圧（磁束密度B∝V/f）と周波数fによって決まる。負荷電流の大小に関係なく、電源電圧・周波数が一定なら鉄損はほぼ一定（無負荷損≒鉄損）。変圧器効率が最大となるのは鉄損＝銅損のとき。銅損は電流の二乗に比例（I²R損）。正答イが「無負荷損の大部分は鉄損である」という正しい内容（kiki_25の選択肢ウに対応）なら整合する。

【変圧器の損失分析：鉄損と銅損の詳細】変圧器の効率設計において損失の種類と特性の理解は必須。第一種電気工事士〜電験三種まで一貫して問われる重要論点。

【鉄損（鉄心損）の詳細】鉄損Piは磁性材料を交番磁化する際に発生するエネルギー損失。構成成分：ヒステリシス損Ph∝kh×f×Bm^n（kh:材料定数、n:1.6〜2.0）：B-Hカーブの面積に比例。交流サイクルごとにエネルギーを消費。渦電流損Pe∝ke×f²×Bm²×t²（t:磁心板厚）：鉄心内を流れる渦電流による発熱。薄い珪素鋼板（0.3-0.5mm）や方向性電磁鋼板を積層することで低減。アモルファス変圧器では鉄損を従来比1/5-1/10に削減可能。

【鉄損の負荷依存性】鉄損は電圧V・周波数fが一定であれば負荷電流に無関係でほぼ一定。これが「無負荷損」の本質。変圧器に一次電圧を印加しただけ（二次側開放）でも鉄損は発生し、24時間消費し続ける。省エネ変圧器評価ではこの無負荷損（待機損）が重要指標。トップランナー変圧器では無負荷損基準値が設けられている。

【銅損との比較と最大効率条件】銅損Pc=I²R（一次・二次巻線抵抗損）は負荷電流の二乗に比例。変圧器効率η=出力/(出力+鉄損+銅損)が最大となる条件：dη/dI=0 → 鉄損Pi=銅損Pc（m²×Pc_定格）。m=√(Pi/Pc_定格)が最大効率負荷率。配電変圧器は最大効率を軽負荷（50-70%程度）に設定し、平均的な稼働状況でエネルギーを最適化している。電験三種「電力」科目では変圧器効率の計算、電験二種では損失分離試験（無負荷試験・短絡試験）の解析が出題される。