第一種電気工事士 過去問
令和8年度(2026年) 上期
問11 (電気応用 問2)

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問題

第一種電気工事士試験 令和8年度(2026年) 上期 問11(電気応用 問2) (訂正依頼・報告はこちら)

変圧器の出力に対する損失の特性曲線において、aが鉄損、bが銅損を表す特性曲線として、正しいものは。
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この過去問の解説 (2件)

01

変圧器の主な損失には、鉄損と銅損があります。

鉄損は、鉄心で生じるヒステリシス損や渦電流損によるもので、電圧や周波数が一定であれば、負荷が変わってもほぼ一定です。

そのため、出力に対する特性は水平な直線になります。

 

一方、銅損は巻線の抵抗によって生じる損失で、負荷電流をI、巻線の抵抗をRとすると「I²R」で表されます。

そのため、負荷電流が増えるほど急激に大きくなり、出力が大きくなるにつれて傾きが大きくなる曲線になります。

選択肢4. 解答選択肢の画像

aが一定の水平線となり、bが出力の増加とともに急に大きくなる曲線のグラフが適切です。

まとめ

変圧器の損失については、次の違いを覚えておくことが大切です。

 

・鉄損は負荷に関係なくほぼ一定なので、水平な直線になります。

・銅損は負荷電流の2乗に比例するので、出力が増えるほど急激に増加します。

・無負荷でも変圧器に電圧が加わっていれば鉄損は発生しますが、負荷電流が流れなければ銅損はほとんど発生しません。

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02

 変圧器の損失に関するグラフを答える出題です。変圧器の損失は大きく分けて、鉄損と銅損の二つが存在します。
 鉄損は無負荷損や固定損とも呼ばれ、変圧器出力(電力の値)に関係なく一定となります。対して銅損は負荷損とも呼ばれ、出力の2乗に比例して増減します。その為、グラフ上は出力に対して横線を示すグラフが鉄損であり、出力に対して指数関数的なカーブを描くグラフが銅損となります。
 これらの点を踏まえれば、正答する事はかなり簡単な部類の出題となります。それでは、各選択肢の解説をしていきます。

選択肢1. 解答選択肢の画像

 aが一定である一方、bは最初こそ急激に増加しますが出力上昇に伴って伸び悩んでしまっています。これは銅損の性質に合致しませんので、誤りです。

選択肢2. 解答選択肢の画像

 aが直線的に増加している為鉄損の性質に合致しません。またbが一定の値のまま変動しませんので、こちらも銅損の性質に合致しませんので、誤りです。

選択肢3. 解答選択肢の画像

 aが指数関数的に増加していきますが、題意からこれは鉄損の特性に当てはまりません。また、bが直線的に増加しており、こちらも銅損の性質に合致しませんので、誤りです。

選択肢4. 解答選択肢の画像

 aが一定である一方、bも指数関数的に増加していきます。鉄損と銅損の性質に合致しますので、正答となります。
 なお、変圧器が最高効率になるのは鉄損と銅損が同じ値の時となりますので、本問のグラフでいえばaとbが交差している地点が最高効率となります。

まとめ

 変圧器は電気設備として欠かす事の出来ないものです。その為、変圧器に関する出題は頻出となります。変圧器の原理や性質等は必ずマスターするようにしましょう。
 補足ですが、鉄損の内訳はヒステリシス損や渦電流損など、鉄心に磁束が通る事によるものです。鉄損の増減は鉄心の材質によるものが大きく、固定損と言われているのもこの為です。ただしヒステリシス損、渦電流損はどちらも電圧と周波数に影響される為、本当に固定という訳ではありません。
 一方で銅損は導体内部の抵抗による損失であり、その性質は通常の線路損失と全く同じです。その為出力(電力)の2乗に比例して増減するというより、電流値の2乗に比例して増減します。通常変圧器に印加される電圧は一定ですので、出力の変動はそのまま電流の変動となり、結果的に出力の2乗に比例して銅損が増えたように見えるだけです。
 このように、実態としては全く同じものなのに、状況や文脈で全く違う言葉が当てられるのは、電気の世界ではよくある事です。変圧器関係だと、計器用変成器等が挙げられます。
 各用語の各用語の意味や原理をしっかりと押さえておくと、こうした知識問題では応用を効かせる事で、初見の問題であっても題意を読み取る事で正答できるようになります。過去問の暗記だけでなく、何が問われているのかを意識した学習が、合格への近道です。

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