電験3種（第三種電気主任技術者試験）の機械科目において、「変圧器」をはじめとする電気機器の損失は頻出かつ重要なテーマです。本記事では、令和5年度下期 A問題7で出題された「電気機器の損失」に関する穴埋め問題を、はじめての方でも確実に判断できるように分類から丁寧に解説します。
この問題は、コイル（巻線）の損失・鉄心の損失・回転による損失を区別できるかを問う穴埋め問題です。ポイントは、「どこで生じる損失か」で分類すること。銅線で生じれば銅損、鉄心で生じれば鉄損（ヒステリシス損＋渦電流損）、回転で生じれば機械損です。
出題のポイント：損失を「発生する場所」で分類する
電気機器の損失は、無負荷損（鉄損）・負荷損（銅損）・機械損に大別されます。さらに鉄損はヒステリシス損と渦電流損に分かれます。各空欄が「巻線・鉄心・回転」のどれで生じる損失かを読み取れば、確実に答えられます。
令和5年度下期 機械科目 A問題7：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 機械科目 【変圧器・損失】 令和5年度下期 A問題7
次の文章は、電気機器の損失に関する記述である。
a コイルの電流とコイルの抵抗によるジュール熱が (ア) であり、この損失を低減するため、コイルを構成する電線の断面積を大きくする。…
b 鉄心に交流磁束が通ると損失が発生する。その成分は (イ) と (ウ) の二つに分類される。前者は、交流磁束によって誘導された電流が鉄心を流れてジュール熱として発生する。…後者は、鉄心の磁束が磁界の履歴に依存するために発生する。…
c 上記の電磁気要因の損失のほか、電動機や発電機では、回転子の運動による軸受け摩擦損や冷却ファンの空気抵抗による損失などの (エ) がある。
空白箇所(ア)〜(エ)の組合せとして正しいものを選べ。
(1) 銅損／渦電流損／ヒステリシス損／機械損
(2) 鉄損／抵抗損／ヒステリシス損／銅損
(3) 銅損／渦電流損／インダクタンス損／機械損
(4) 鉄損／機械損／ヒステリシス損／銅損
(5) 銅損／抵抗損／インダクタンス損／機械損
問題の解説：各空欄に入る損失を判別する
損失の分類図をもとに、(ア)〜(エ)を一つずつ判別します。
(ア) コイルのジュール熱 → 銅損
コイル（巻線）の電流と抵抗によるジュール熱は銅損です。電線の断面積を大きくする（太くする）と抵抗が下がり、損失が減ります。銅損は負荷電流の2乗に比例する負荷損です。
(イ)(ウ) 鉄心の損失 → 渦電流損・ヒステリシス損
鉄心の損失（鉄損）は2種類に分かれます。「交流磁束によって誘導された電流が鉄心を流れてジュール熱として発生する」のが(イ) 渦電流損（薄い鉄板を積層して低減）。「鉄心の磁束が磁界の履歴（B-Hループ）に依存して発生する」のが(ウ) ヒステリシス損（電磁鋼板で低減）です。
(エ) 回転による損失 → 機械損
回転子の軸受け摩擦損や冷却ファンの空気抵抗（風損）による損失は機械損です。これは回転機特有の損失で、静止器である変圧器にはありません。
以上より、(ア)銅損・(イ)渦電流損・(ウ)ヒステリシス損・(エ)機械損 となり、正解は (1) です。「抵抗損」「インダクタンス損」という損失は一般に使われない用語なので、それを含む選択肢は除外できます。
ポイント解説：損失の分類を整理する
1. 「どこで生じるか」で覚える
銅線で生じる＝銅損、鉄心で生じる＝鉄損（ヒステリシス損＋渦電流損）、回転で生じる＝機械損。発生する場所で分類すると、用語の取り違えがなくなります。
2. 無負荷損と負荷損
鉄損は電圧・周波数が一定なら負荷によらず一定なので無負荷損、銅損は負荷電流の2乗に比例するので負荷損です。鉄損＝銅損のとき効率が最大になる、という関係とセットで覚えましょう。
3. 渦電流損とヒステリシス損の見分け方
「誘導電流（渦電流）が鉄心を流れて発生」＝渦電流損、「磁束が履歴に依存して発生」＝ヒステリシス損。渦電流損は鉄板を薄く積層して、ヒステリシス損は電磁鋼板（ケイ素鋼）で低減する、という対策とあわせて覚えると確実です。
まとめ：電気機器の損失の分類
| 空欄 | 損失 | 生じる場所・特徴 |
|---|---|---|
| (ア) | 銅損 | 巻線の抵抗によるジュール熱（負荷損） |
| (イ) | 渦電流損 | 鉄心の渦電流によるジュール熱（鉄損） |
| (ウ) | ヒステリシス損 | 磁束の履歴に依存（鉄損） |
| (エ) | 機械損 | 軸受摩擦・風損（回転機） |
損失の分類は、「銅損・鉄損（ヒステリシス損＋渦電流損）・機械損」を発生場所で整理すれば確実に得点できます。効率や鉄損の性質を扱う変圧器34もあわせて確認しておきましょう。
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