《機械》〈変圧器〉[H25:問8]単相単巻変圧器に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

次の文章は,単相単巻変圧器に関する記述である。

巻線の一部が一次と二次との回路に共通になっている変圧器を単巻変圧器という。巻線の共通部分を\( \ \fbox {  (ア)  } \ \),共通でない部分を\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)という。

単相変圧器では,\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)の端子を一次側に接続し,\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)の端子を二次側に接続して使用すると通常の変圧器と同じように動作する。単相変圧器の\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)は,二次端子電圧と二次電流との積である。

単相変圧器は,巻線の一部が共通であるため,漏れ磁束が\( \ \fbox {  (エ)  } \ \),電圧変動率が\( \ \fbox {  (オ)  } \ \)。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) & (オ) \\
\hline
(1) & 分路巻線 & 直列巻線 & 負荷容量 & 多 く & 小さい \\
\hline
(2) & 直列巻線 & 分路巻線 & 自己容量 & 少なく & 小さい \\
\hline
(3) & 分路巻線 & 直列巻線 & 定格容量 & 多 く & 大きい \\
\hline
(4) & 分路巻線 & 直列巻線 & 負荷容量 & 少なく & 小さい \\
\hline
(5) & 直列巻線 & 分路巻線 & 定格容量 & 多 く & 大きい \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

単相単巻変圧器に関する問題です。単相単巻変圧器は図1のような図を描いて,各部の名称を記憶する必要がありますので,確実に覚えるようにして下さい。

1.単相単巻変圧器
高圧側と低圧側の巻線の一部を共用する変圧器です。共用しない巻線を直列巻線(図1の\( \ E_{1} \ \)に当たる巻線),共用する巻線を分路巻線(図1の\( \ E_{2} \ \)に当たる巻線)と言います。それぞれの電圧を図1のように定義し,自己容量を\( \ P_{1} \ \),分路容量を\( \ P_{2} \ \),線路容量を\( \ P_{3} \ \)とすると,
\[
\begin{eqnarray}
P_{1} &=&E_{1}I_{1} \\[ 5pt ] &=&\left( E_{\mathrm {H}}-E_{\mathrm {L}}\right) I_{\mathrm {H}} \\[ 5pt ] P_{2} &=&E_{2}I_{2} \\[ 5pt ] &=&E_{\mathrm {L}}\left( I_{\mathrm {L}}-I_{\mathrm {H}}\right) \\[ 5pt ] P_{3} &=&E_{\mathrm {H}}I_{\mathrm {H}} \\[ 5pt ] &=&E_{\mathrm {L}}I_{\mathrm {L}} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] となります。

【解答】

解答:(4)
(ア)
ワンポイント解説「1.単相単巻変圧器」の通り,巻線の共通部分を分路巻線と呼びます。

(イ)
ワンポイント解説「1.単相単巻変圧器」の通り,共用でない巻線を直列巻線と呼びます。

(ウ)
題意より,本問においては昇圧の変圧器として使用するので(図1と逆),二次側の端子電圧と二次電流の積は線路容量すなわち負荷容量と等しくなります。

(エ)
単巻変圧器は,巻線の一部が共通であるため,漏れ磁束が少ない特徴があります。

(オ)
単巻変圧器は,漏れ磁束による漏れリアクタンスが少なく,電圧変動率が小さいという特徴があります。