変圧器の頻出公式と論点まとめ【電験3種 機械】過去問48問 論点別インデックス

電験3種 機械科目 変圧器の頻出公式と論点まとめ

電験3種(第三種電気主任技術者試験)機械科目の変圧器は、誘導機と並ぶ最頻出分野で、A問題・B問題あわせて毎年ほぼ2問が出題されます。計算パターンは「巻数比・換算」「効率・損失」「電圧変動率」の3系統に集約され、論説も同じ問題が数年おきに再出題されています。

このページは、当ブログの変圧器解説(全48問)を論点別に並べたインデックスです。まず下の基本式を押さえ、論点ごとに過去問を解き進めてください。

目次

まず覚える:変圧器の基本式

① 巻数比 \( a=\dfrac{V_1}{V_2}=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{I_2}{I_1} \)(インピーダンスの一次側換算は \( a^2 \) 倍)
💬 「電圧の比=巻数の比=電流の逆比」。ただしインピーダンスを一次側へ移すときだけは a の2乗倍になる点に注意。
② 効率と最大効率 \( \eta=\dfrac{P}{P+P_i+P_c} \)、最大効率の条件は鉄損=銅損(負荷率 \( \alpha \) なら \( P_i=\alpha^2P_c \))
💬 効率は「出力÷(出力+損失)」。損失のうち鉄損と銅損が等しくなったときに効率が最大、と覚えればOK。
③ 電圧変動率 \( \varepsilon\fallingdotseq p\cos\theta+q\sin\theta \) [%]
💬 負荷をかけると二次電圧がどれだけ下がるかの目安。力率(cosθ・sinθ)と%抵抗・%リアクタンスの掛け算で近似できます。
④ 単巻変圧器 自己容量=\( (V_H-V_L)\,I_H \)、負荷容量=\( V_H I_H \)
💬 単巻は「電圧差の分」だけ実際に働けばよいので、自己容量が小さくて済む=小型で高効率、というのが利点です。
⑤ 角変位 Δ-Y は二次が30°進み、Y-Δ は30°遅れ(Δ-Δ・Y-Y・V-V は0°)
💬 一次と二次で結線が違うと位相がずれます。Δ-Yは二次が30°進み、Y-Δは30°遅れ。同じ結線同士(Δ-Δなど)はズレなしです。

論点別・問題インデックス(全48問)

各リンクは過去問1問ごとの完全解説です。★印の論点は同一問題が再出題されているので、まとめて解くと効率的です。

短絡試験・漏れリアクタンス

等価回路・一次側換算

電圧変動率

巻数比・最大磁束

巻線抵抗の温度補正

効率・損失

三相結線・角変位

並行運転(★再出題あり)

単巻変圧器(★再出題あり)

損失の分類(機器共通)(★再出題あり)

構造・保護・試験

各種変圧器

同じ問題が繰り返し出ている論点(最優先)

損失の分類(変圧器35〜37)は直流機・誘導機とも共通の内容なので、他分野の学習前に押さえておくと一石三鳥です。

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