電験3種（第三種電気主任技術者試験）の機械科目で頻出の「各種変圧器」の論説問題。本記事では、平成28年度 A問題7で問われた単巻変圧器・三巻線変圧器・磁気漏れ変圧器・計器用変成器・変流器(CT)に関する記述から誤っているものを選ぶ問題を解説します。
カギは磁気漏れ変圧器。漏れリアクタンスが大きく、負荷が変わると漏れ磁束が変化して負荷電流をほぼ一定に保つ（定電流特性）のが特徴です。問題文では「負荷電圧を一定に保つ」としており、ここが誤りになります。
出題のポイント：磁気漏れ変圧器は「定電流」
磁気漏れ変圧器は鉄心に磁気分路（ギャップ）を設けて漏れリアクタンスを大きくし、垂下特性（負荷電流が増えると電圧が下がる）を持たせた変圧器です。これにより負荷電流をほぼ一定に保ち、電気溶接やネオン管灯の電源に使われます。「電圧一定」ではなく「電流一定」が正しい、と覚えましょう。
平成28年度 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】 平成28年度 A問題7
各種変圧器に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(1) 単巻変圧器は、一次巻線と二次巻線とが一部分共通になっている。そのため、一次巻線と二次巻線との間が絶縁されていない。変圧器自身の自己容量は、負荷に供給する負荷容量に比べて小さい。
(2) 三巻線変圧器は、一つの変圧器に三組の巻線を設ける。これを3台用いて三相Y-Y結線を行う場合、一組目の巻線をY結線の一次、二組目の巻線をY結線の二次、三組目の巻線をΔ結線の第3調波回路とする。
(3) 磁気漏れ変圧器は、磁路の一部にギャップがある鉄心に、一次巻線及び二次巻線を巻く。負荷のインピーダンスが変化しても、変圧器内の漏れ磁束が変化することで、負荷電圧を一定に保つ作用がある。
(4) 計器用変成器には、変流器(CT)と計器用変圧器(VT)がある。…例えば最大目盛りが5A、150Vという通常の電流計又は電圧計を用いることができる。
(5) 変流器(CT)では、…通電中に誤って二次側を開放すると、被測定電流が全て励磁電流となるので、鉄心の磁束密度が著しく大きくなり、焼損するおそれがある。
問題の解説：各記述を一つずつ確認する
磁気漏れ変圧器の垂下特性をもとに、(1)〜(5)の正誤を確認します。誤りは(3)で、保たれるのは「電圧」ではなく「電流」です。
(1) 単巻変圧器 — 正しい
単巻変圧器は一次・二次の巻線が一部共通で、両者の間は絶縁されていません。共通分を流用するため、自己容量は負荷容量より小さくなります（(1) 正）。
(2) 三巻線変圧器 — 正しい
Y-Y結線では第3調波（第3次高調波）の問題が生じやすいため、三組目にΔ結線（安定巻線）を設けて第3調波を還流させます（(2) 正）。
(3) 磁気漏れ変圧器 — 誤り
磁気漏れ変圧器は磁気分路（ギャップ）で漏れリアクタンスを大きくし、垂下特性により負荷電流をほぼ一定に保つ「定電流変圧器」です。問題文の「負荷電圧を一定に保つ」が誤りで、正しくは「負荷電流を一定に保つ」。電気溶接機やネオン管灯の電源に用いられます（(3) 誤）。
(4)(5) 計器用変成器・変流器 — 正しい
計器用変成器（CT・VT）で大電流・高電圧を計測用に変成します（(4) 正）。CTは通電中に二次側を開放すると励磁電流が急増して焼損のおそれがあるため、二次開放は厳禁です（(5) 正）。
したがって、誤っているものは (3) です。
ポイント解説：各種変圧器の要点
1. 磁気漏れ変圧器＝定電流変圧器
磁気漏れ変圧器は漏れリアクタンスが大きく、負荷電流が増えると電圧が下がる垂下特性で負荷電流をほぼ一定に保ちます。「電圧一定」と取り違えさせる出題が定番なので、電流一定（定電流）と即答できるようにしましょう。
2. 単巻変圧器は自己容量＜負荷容量
巻線の一部を共通化するため、単巻変圧器の自己容量（固有容量）は負荷容量より小さく、小型・高効率になります。一方で一次・二次が絶縁されない点に注意が必要です。
3. Y-Y結線にはΔ巻線（第3調波対策）
Y-Y結線は第3調波が問題になりやすいため、三巻線目にΔ結線（安定巻線）を設けて第3調波電流を還流させ、電圧波形のひずみを抑えます。
まとめ：各記述の正誤
| 記述 | 内容 | 正誤 |
|---|---|---|
| (1) | 単巻変圧器：自己容量＜負荷容量 | 正 |
| (2) | 三巻線：Y-Y＋第3調波用Δ巻線 | 正 |
| (3) | 磁気漏れ変圧器は負荷電圧を一定に保つ | 誤（正しくは電流） |
| (4) | 計器用変成器（CT・VT） | 正 |
| (5) | 変流器(CT)は二次開放厳禁 | 正 |
各種変圧器の論説は、磁気漏れ変圧器（定電流）・単巻変圧器（自己容量小）・CTの二次開放厳禁を押さえれば確実に得点できます。同じく各種変圧器を扱う変圧器39（スコット結線ほか）や、三相変圧器の変圧器41（並行運転）もあわせて確認しておきましょう。
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