《電力》〈電気材料〉[H27:問14]変圧器の鉄心に使用されている鉄心材料に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★★★☆(やや難しい)

変圧器の鉄心に使用されている鉄心材料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) 鉄心材料は,同じ体積であれば両面を絶縁加工した薄い材料を積層することで,ヒステリシス損はほとんど変わらないが,渦電流損を低減させることができる。

(2) 鉄心材料は,保持力と飽和磁束密度がともに小さく,ヒステリシス損が小さい材料が選ばれる。

(3) 鉄心材料に使用されるけい素鋼材は,鉄にけい素を含有させて透磁率と抵抗率を高めた材料である。

(4) 鉄心材料に使用されるアモルファス合金材は,非結晶構造であり,高硬度であるが,加工性に優れず,けい素鋼材と比較して高価である。

(5) 鉄心材料に使用されるアモルファス合金材は,けい素鋼材と比較して透磁率と抵抗率はともに高く,鉄損が少ない。

【ワンポイント解説】

主な鉄心材料はけい素鋼やアモルファス合金があります。アモルファスとは結晶の配列が揃っていない物質で非結晶質のものです。それぞれの特徴を理解しておいて下さい。

1.けい素鋼とアモルファス合金
①けい素鋼
 鉄にけい素を加えた材料で,以下のような特徴があります。
 ・加工性に優れる
 ・安価である
 ・小型にでき,軽量となる
 ・鉄損が大きい
 ・強度が低い

②アモルファス合金
 鉄にほう素を添加した素材で,以下のような特徴があります。
 ・鉄損が小さい
 ・高強度である
 ・電気抵抗率と透磁率が高い
 ・保磁力が小さい
 ・強度が高いため,加工が難しい
 ・価格が高い

【解答】

解答:(2)
(1):正しい
ヒステリシス損は板厚には関係ありませんが,渦電流損は板厚の2乗に比例します。したがって,薄い材料を積層することで渦電流損を低減させることができます。

(2):誤り
鉄心材料は保磁力が小さいものが採用されますが,飽和磁束密度は一定であるものが採用されます。

(3):正しい
ワンポイント解説「1.けい素鋼とアモルファス合金」の通り,鉄にけい素を含有させたものです。

(4):正しい
ワンポイント解説「1.けい素鋼とアモルファス合金」の通りです。

(5):正しい
ワンポイント解説「1.けい素鋼とアモルファス合金」の通り,アモルファス合金は透磁率と抵抗率がともに高く,鉄損が少ないです。