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2026年版・1-5

電気機器：変圧器の一問一答

1級電気工事施工管理技士（第一次検定）「電気工学」から、電気機器：変圧器に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験には五肢択一の問題も含まれますが、ここでは4択で出題しています。

問11-5

巻数比が30の単相変圧器の一次側に6,600Vを加えたとき、無負荷時の二次電圧として、正しいものはどれか。

  • ①110V
  • ②3,300V
  • ③220V
  • ④198kV
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正解 ③220V
解説
変圧器の電圧比は巻数比に等しく、V₁／V₂＝N₁／N₂＝aです。二次電圧は、V₂＝V₁／a＝6,600／30＝220Vとなります。

他の選択肢について
・110V：巻数比を60として計算した場合の値です。
・3,300V：巻数比を2とした場合の値です。
・198kV：巻数比で割らずに掛けた誤りです（6,600×30）。

覚え方のポイント
「電圧は巻数に比例、電流は巻数に反比例」。降圧変圧器では、二次側の電流は一次側の巻数比倍に大きくなります。
問21-5

変圧器の損失と効率に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①鉄損は、負荷電流の2乗に比例して増加する損失である。
  • ②銅損は、負荷の大小にかかわらずほぼ一定の損失である。
  • ③効率は、無負荷のときに最も高くなるのが一般的である。
  • ④効率が最大になるのは、鉄損と銅損が等しいときである。
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正解 ④効率が最大になるのは、鉄損と銅損が等しいときである。
解説
変圧器の損失には、負荷に関係なくほぼ一定の無負荷損（主に鉄損：ヒステリシス損と渦電流損）と、負荷電流の2乗に比例する負荷損（主に銅損）があります。効率は、鉄損と銅損が等しくなる負荷のときに最大になります。

他の選択肢について
・鉄損は負荷電流の2乗に比例：負荷電流の2乗に比例するのは銅損です。鉄損は電圧と周波数で決まり、負荷によらずほぼ一定です。
・銅損は負荷によらず一定：一定なのは鉄損です。
・無負荷で効率が最も高い：無負荷では出力が0なので効率も0です。

覚え方のポイント
「鉄損＝一定（無負荷損）」「銅損＝負荷の2乗（負荷損）」「最大効率は鉄損＝銅損」。この3点で損失・効率の問題はほぼ解けます。
問31-5

単相変圧器を並行運転するための条件として、最も不適当なものはどれか。

  • ①各変圧器の定格容量（kV・A）が等しいこと。
  • ②各変圧器の極性が互いに一致していること。
  • ③各変圧器の巻数比（変圧比）が等しいこと。
  • ④各変圧器の%インピーダンス降下が等しいこと。
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正解 ①各変圧器の定格容量（kV・A）が等しいこと。
解説
変圧器を並行運転する条件は、極性が一致していること、巻数比（変圧比）が等しいこと、百分率インピーダンス降下が等しいこと、抵抗とリアクタンスの比が等しいことなどです。三相変圧器では、これに加えて相回転と角変位（位相の変位）が一致していることが必要です。定格容量は等しくなくても、並行運転できます。

他の選択肢について
・極性の一致：極性が逆だと、巻線の間に大きな循環電流が流れて焼損します。
・巻数比が等しい：異なると二次電圧に差が生じ、循環電流が流れます。
・百分率インピーダンス降下が等しい：異なると負荷が容量に比例して分担されず、一方が過負荷になります。

覚え方のポイント
並行運転の条件は「極性・巻数比・%インピーダンス（＋三相は相回転・角変位）」。容量が違っていてもよい、という点が不適当肢の定番です。
問41-5

全負荷時の銅損が800Wの変圧器を、全負荷の1／2の負荷で運転したときの銅損として、正しいものはどれか。

  • ①400W
  • ②200W
  • ③800W
  • ④1,600W
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正解 ②200W
解説
銅損は負荷電流の2乗に比例します。負荷が1／2になると電流も1／2になるので、銅損は（1／2）²＝1／4倍となり、800×1／4＝200Wです。

他の選択肢について
・400W：銅損が負荷に比例すると考えた誤りです。
・800W：銅損が一定と考えた誤りです。一定なのは鉄損です。
・1,600W：負荷が減ると損失が増えると考えた誤りです。

覚え方のポイント
「銅損は負荷率の2乗」。負荷率0.5→1／4、負荷率0.8→0.64倍です。最大効率の負荷率は√（鉄損／全負荷銅損）で求められます。
問51-5

モールド変圧器の特徴に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①巻線を絶縁油に浸した変圧器で、冷却性に優れている。
  • ②屋外の大容量変電所で主に用いられる、特別高圧用の変圧器である。
  • ③巻線を樹脂で固めた乾式変圧器で、難燃性に優れている。
  • ④絶縁油を使用するため、定期的な油の劣化試験が不可欠である。
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正解 ③巻線を樹脂で固めた乾式変圧器で、難燃性に優れている。
解説
モールド変圧器は、巻線をエポキシ樹脂などで固めた乾式の変圧器です。絶縁油を使わないため難燃性に優れ、火災の危険が小さく、保守も容易です。ビル・病院・地下街など、防災上の配慮が必要な屋内の受変電設備で広く用いられています。一方、油入変圧器に比べて騒音が大きく、表面に触れると危険なため、外箱や柵などで保護します。

他の選択肢について
・絶縁油に浸した変圧器：これは油入変圧器の説明です。
・屋外の大容量変電所で主に用いる：大容量・特別高圧の変電所では主に油入変圧器やガス絶縁変圧器が使われます。
・油の劣化試験が不可欠：モールド変圧器は絶縁油を使いません。

覚え方のポイント
「モールド＝樹脂で固めた乾式・燃えにくい・屋内向き」「油入＝冷却性がよい・安価・油の管理が必要」。
問61-5

定格二次電流が100A、百分率インピーダンス降下が5％の変圧器の二次側で三相短絡が発生した。短絡電流の値として、正しいものはどれか。ただし、電源側のインピーダンスは無視する。

  • ①500A
  • ②1,000A
  • ③5,000A
  • ④2,000A
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正解 ④2,000A
解説
電源側のインピーダンスを無視すると、短絡電流I_sは、定格電流I_nと百分率インピーダンス%Zから、I_s＝I_n×100／%Zで求められます。I_s＝100×100／5＝2,000Aです。

他の選択肢について
・500A：定格電流に%Zの値を掛けた誤りです。
・1,000A：%Zを10％として計算した値です。
・5,000A：%Zを2％として計算した値です。

覚え方のポイント
「短絡電流＝定格電流×100／%Z」。%Zが小さい変圧器ほど短絡電流が大きく、遮断器の遮断容量を大きくする必要があります。
問71-5

三相変圧器の結線に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①Δ巻線があると第3高調波電流が環流し、電圧のひずみが抑えられる。
  • ②Y－Y結線は、第3高調波の影響を受けないため最も広く使われている。
  • ③Δ－Y結線では、一次電圧と二次電圧の間に位相差は一切生じない。
  • ④Y結線の巻線では、構造上、中性点を接地することはできない。
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正解 ①Δ巻線があると第3高調波電流が環流し、電圧のひずみが抑えられる。
解説
変圧器の励磁電流には第3高調波が含まれます。Δ結線の巻線があると、第3高調波電流がΔ結線の中を環流するため、誘導起電力が正弦波に近くなり、電圧波形のひずみが抑えられます。このため、変電所などではΔ－Y、Y－Δ、Y－Y－Δ（安定巻線付き）といった結線が使われます。

他の選択肢について
・Y－Y結線は第3高調波の影響を受けない：Y－Y結線だけでは第3高調波電流の通り道がなく、電圧波形がひずみやすくなります。そのためΔ結線の安定巻線を設けます。
・Δ－Y結線では位相差が生じない：Δ－Y結線では、一次と二次の電圧に30°の位相差が生じます。
・Y結線の中性点は接地できない：Y結線は中性点を接地できることが長所の一つです。

覚え方のポイント
「Δは第3高調波の逃げ道」「Δ－Yは30°ずれる」「Yは中性点を接地できる」。並行運転では、この角変位の一致も条件になります。
問81-5

単巻変圧器に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

  • ①一次巻線と二次巻線の一部を、共用する構造の変圧器である。
  • ②一次側と二次側が絶縁されているため、安全性が特に高い。
  • ③同じ容量の二巻線変圧器と比べて、小形・軽量にできる。
  • ④電圧比が1に近いものほど、経済的な効果が大きくなる。
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正解 ②一次側と二次側が絶縁されているため、安全性が特に高い。
解説
単巻変圧器は、1つの巻線の一部を一次と二次で共用する変圧器です。一次側と二次側が電気的につながっており、絶縁されていないため、一次側の高電圧が二次側に現れるおそれがあります。したがって「絶縁されているため安全性が特に高い」は不適当です。

他の選択肢について
・巻線の一部を共用：共用する部分を分路巻線、共用しない部分を直列巻線といいます。
・小形・軽量にできる：巻線や鉄心の材料が少なくて済み、損失も小さくなります。
・電圧比が1に近いほど経済的：電圧比が1に近いほど、自己容量（直列巻線の容量）が小さくて済みます。

覚え方のポイント
単巻変圧器は「小形・高効率・安価、ただし一次と二次が絶縁されていない」。電圧調整や電動機の始動（始動補償器）などに使われます。
問91-5

出力100kWで運転している変圧器の鉄損が1kW、銅損が1kWであるとき、この変圧器の効率として、最も近いものはどれか。

  • ①96.2％
  • ②99.0％
  • ③98.0％
  • ④100％
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正解 ③98.0％
解説
変圧器の効率は、出力／（出力＋損失）×100％で求めます。損失は鉄損と銅損の合計で2kWなので、効率は100／（100＋2）×100≒98.0％です。このとき鉄損と銅損が等しいので、この負荷で効率が最大になっています。

他の選択肢について
・96.2％：鉄損と銅損をそれぞれ2kWと二重に数え、損失を4kWとして100／104とした誤りです。
・99.0％：損失を1kWだけとして、鉄損か銅損のどちらかを見落とした値です。
・100％：損失を無視した値です。実際の変圧器には必ず損失があります。

覚え方のポイント
「効率＝出力／（出力＋鉄損＋銅損）」。分母は入力＝出力＋損失であることを確認してから計算します。
問101-5

変圧器の内部故障を検出する保護装置として、最も適当なものはどれか。

  • ①不足電圧継電器
  • ②地絡方向継電器
  • ③周波数継電器
  • ④比率差動継電器
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正解 ④比率差動継電器
解説
比率差動継電器は、変圧器の一次側と二次側の電流を変流器で取り出して比較し、その差（差動電流）が一定の比率を超えたときに動作する継電器で、変圧器の内部故障の主保護として用いられます。油入変圧器では、内部故障で発生するガスや油流を検出するブッフホルツ継電器や、衝撃圧力継電器も用いられます。

他の選択肢について
・不足電圧継電器：電圧が一定値以下になったことを検出するもので、停電の検出などに使います。
・地絡方向継電器：地絡電流の方向を判別して、構内側の地絡を選択的に検出するものです。
・周波数継電器：周波数の低下・上昇を検出し、発電機の保護や負荷の制限に使います。

覚え方のポイント
「変圧器の内部故障＝比率差動（入る電流と出る電流の差を見る）」。油入変圧器では機械的保護としてブッフホルツ継電器も覚えておきます。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。

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