【電験三種：機械】令和４年度上期　問９

(1) 単巻変圧器は、一つの巻線の一部から端子が出ており、巻線の共通部分を分路巻線、共通でない部分を直列巻線という。三相結線にして電力系統の電圧変成などに用いられる。

巻線の共通部分を分路巻線
共通でない部分を直列巻線と呼びます。

単巻変圧器の三相接続し、配電線の昇圧器として用いられることがあります。

以上より、（１）は正しい記述です。

(3) スコット結線変圧器は、Ｍ変圧器、Ｔ変圧器と呼ばれる単相変圧器２台を用いる。
Ｍ変圧器の中央タップに片端子を接続したＴ変圧器の途中の端子とＭ変圧器の両端の端子を三相電源の一次側入力端子とする。
二次側端子からは位相差180 度の二つの単相電源が得られる。
この変圧器は、電気鉄道の給電などに用いられる。

スコット結線変圧器の結線図

電圧ベクトル図

スコット結線変圧器は、Ｍ変圧器、Ｔ変圧器と呼ばれる単相変圧器２台を用います。
上図の通り、Ｍ変圧器の中央タップに片端子を接続したＴ変圧器の途中の端子とＭ変圧器の両端の端子を三相電源の一次側入力端子とします。

二次側端子からは、位相差90°の二つの単相電源が得られるので、180°という記述が間違いです。

電気鉄道の給電のような大きな単相負荷設備が、三相電源に電圧不平衡を与えないように給電したいときに用いられます。

(4) 計器用変成器は、送配電系統等の高電圧・大電流を低電圧・小電流に変成して指示計器にて計測するためなどに用いられる。
このうち、計器用変圧器は、変圧比が1 より大きく、定格二次電圧は一般に、110 V 又は\(\frac{110}{\sqrt{3}}V\) に統一されている。

指示計器（電圧計・電流計）を高電圧回路にそのまま接続すると危険な上、絶縁の確保も難しいことから、安全な電圧・電流に変換するために計器用変成器があります。したがって、正しいです。

また、計器用変圧器（VT：Voltage Transformer)の変圧比\(a\)は、
\(a=\frac{V_1}{V_2}\)
であり、分母より分子が大きくなるので、変圧比は１より大きくなります。
例えば、\(V_1=6600V\)を\(V_2=110V\)に変圧する場合を考えると、
\(a=\frac{6600}{110}=6.6\)　となり、正しい事が分かります。

定格二次電圧はJIS・JEC規格における標準仕様です。
　・線間電圧を直接測定する場合は\(110V\)。
　・相電圧から測る場合は\(\frac{110}{\sqrt{3}}V\)
になります。

(5) 計器用変成器のうち、変流器は、一次巻線の巻数が少なく、1 本の導体を鉄心に貫通させた貫通形と呼ばれるものがある。
二次側を開放したままで一次電流を流すと一次電流が全て励磁電流となり、二次端子には高電圧が発生するので、電流計を接続するなど短絡状態で使用する必要がある。

貫通形の変流器（CT：Current Transformer）は、動力線をリング状の鉄心の中を通す形の構造です。大電流を測定するのに広く用いられています。

CTを短絡する理由
CTが電流を測定しているときは、一次電流によって発生した磁束を、二次電流が逆向きの磁束を作って打ち消すことで、鉄心の中の磁束はごくわずかに保たれています。
しかし、二次側を開放すると、二次電流が０となり、磁束が打ち消されなくなります。
そうなると、一次電流の全てが鉄心を磁化するための励磁電流となってしまい、鉄心内の磁束が増大します。
その結果、二次側の電圧が数千Vに達するような高電圧となり、危険です。

以上の危険性があることから、CTの二次側には電流計を接続したり、短絡線による短絡（ショート）をした状態を維持する必要があります。
特に、電流計を交換等で取り外す場合は、事前に二次端子をジャンパー線等で、確実に短絡させ、外れないようにしっかり固定されていることを確認したうえで作業する必要があります。

計器用変圧器（VT）は、短絡禁止
計器用変流器（CT）は、開放禁止
この２つは、電験の問題で頻繁に問われます。
そして、実務上でも非常に重要なことなので理解しておきましょう。