アモルファス鉄心材料を使用した柱上変圧器の特徴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。…
電力 第14問
アモルファス鉄心材料を使用した柱上変圧器の特徴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)けい素鋼帯を使用した同容量の変圧器に比べて,鉄損が大幅に少ない。
- (2)アモルファス鉄心材料は結晶構造である。
- (3)アモルファス鉄心材料は高硬度で,加工性があまり良くない。
- (4)アモルファス鉄心材料は比較的高価である。
- (5)けい素鋼帯を使用した同容量の変圧器に比べて,磁束密度が高くできないので,大形になる。
正答 (2)
正答は (2)。
【誤りの選択肢 (2)】
「アモルファス鉄心材料は結晶構造である」が誤りです。アモルファスとは「非晶質」、すなわち結晶になっていないという意味の語です。溶かした金属を毎秒100万度にも達する速さで急冷すると、原子が規則正しく並ぶ暇がないまま固まり、液体のときのような不規則な原子配列が凍結されます。これがアモルファス金属です。結晶ではないという、まさにその点が名前の由来ですから、記述は言葉の意味からして逆になっています。
【正しい選択肢の確認】
(1) 鉄心の損失には、磁化の向きを反転させるときに生じるヒステリシス損と、
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鉄心内を流れる渦電流による渦電流損があります。アモルファス金属は、結晶の粒界がないため磁化しやすくヒステリシス損が小さく、また電気抵抗が高くて板厚も薄い(数十マイクロメートル)ので渦電流損も小さく、けい素鋼帯を使った同容量の変圧器に比べて鉄損が大幅に少なくなります。おおよそ3分の1から5分の1程度です。正しい記述です。
(3) アモルファス金属は硬くてもろく、
打ち抜きや曲げなどの加工がしにくい材料です。正しい記述です。
(4) 特殊な急冷設備で作るうえ、薄い箔しか作れないので、
けい素鋼帯に比べて比較的高価です。正しい記述です。
(5) アモルファス金属は飽和磁束密度がけい素鋼帯より低く、
磁束密度を高く取れません。
V = 4.44 × f × N × B × A
この式で、同じ電圧を得るのに磁束密度B を高くできなければ、鉄心の断面積A を大きくするか巻数N を増やすしかありません。そのため、同容量でも変圧器は大形になります。正しい記述です。
【まとめ】
アモルファス変圧器は、鉄損が少ないという大きな長所と引き換えに、高価で、加工しにくく、大形になるという短所を持ちます。それでも柱上変圧器に採用されるのは、常時つながったまま一日中鉄損を出し続ける使われ方をするため、長い目で見れば損失の削減が効くからです。
出典:令和5年度上期第三種電気主任技術者 電力科目 問14(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ
最終更新日
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