2026年版・2-1

電気機器：変圧器・発電機・同期機の一問一答

2級電気工事施工管理技士（第一次検定）「電気工学（電気機器・照明など）」から、電気機器：変圧器・発電機・同期機に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験には五肢択一の問題も含まれますが、ここでは4択で出題しています。

問12-1

一次電圧6,600V、巻数比（一次巻数／二次巻数）30の単相変圧器の、無負荷時の二次電圧の値として、正しいものはどれか。

①110V
②2,200V
③220V
④198,000V

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正解 ③220V

解説
変圧器の電圧は巻数に比例するので、二次電圧＝一次電圧÷巻数比で求めます。
6,600÷30＝220V です。
変圧器は、電磁誘導を利用して交流の電圧を変える機器で、巻数の多い側の電圧が高くなります。

他の選択肢について
・110V：巻数比を60として計算した値です。
・2,200V：巻数比を3として計算した値です。
・198,000V：巻数比で割らずに掛けた値（6,600×30）です。

覚え方のポイント
「電圧は巻数に比例、電流は巻数に反比例」。巻数比 a＝N₁／N₂＝V₁／V₂＝I₂／I₁ と1本の式で覚えておくと、電圧・電流のどちらを聞かれても対応できます。

問22-1

巻数比（一次巻数／二次巻数）20の単相変圧器の二次側に100Aの電流が流れているとき、一次側の電流の値として、正しいものはどれか。ただし、励磁電流と損失は無視する。

①2,000A
②50A
③20A
④5A

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正解 ④5A

解説
理想的な変圧器では、一次側と二次側の電力（電圧×電流）が等しくなるため、電流は巻数に反比例します。一次電流＝二次電流÷巻数比＝100÷20＝5A です。
電圧を下げる変圧器では、二次側の電流のほうが大きくなります。

他の選択肢について
・2,000A：巻数比で割らずに掛けた値（100×20）で、電圧と同じ扱いをした誤りです。
・50A：巻数比を2として計算した値です。
・20A：巻数比の値をそのまま電流とした誤りです。

覚え方のポイント
「電圧を下げれば電流が増える」。高圧側は電流が小さく、低圧側は電流が大きいので、低圧側の配線ほど太い電線が必要になります。

問32-1

変圧器の損失に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

①銅損は、負荷電流の大きさに比例して変化する。
②鉄損は、負荷の大小にかかわらずほぼ一定である。
③鉄損には、ヒステリシス損と渦電流損がある。
④鉄損と銅損が等しいとき、効率が最大になる。

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正解 ①銅損は、負荷電流の大きさに比例して変化する。

解説
銅損は、巻線の抵抗に電流が流れて生じる損失（I²R）なので、負荷電流の2乗に比例します。負荷電流に比例するというのは誤りです。

他の選択肢について
・鉄損はほぼ一定：鉄損は鉄心の磁化で生じる損失で、電圧と周波数で決まり、負荷の大きさにはほとんど関係しません（無負荷損ともいいます）。
・ヒステリシス損と渦電流損：鉄損はこの2つからなります。
・鉄損と銅損が等しいとき効率が最大：変圧器の効率の重要な性質です。

覚え方のポイント
「鉄損＝無負荷損（一定）」「銅損＝負荷損（電流の2乗に比例）」。負荷が1／2になると銅損は1／4になります。計算問題でも頻出の関係です。

問42-1

単相変圧器2台を並行運転する場合の条件として、必要でないものはどれか。

①極性が一致していること
②定格容量が等しいこと
③巻数比が等しいこと
④％インピーダンスが等しいこと

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正解 ②定格容量が等しいこと

解説
変圧器の並行運転には、極性の一致、巻数比（変圧比）が等しいこと、％インピーダンス降下が等しいこと（巻線の抵抗とリアクタンスの比も等しいことが望ましい）が必要です。定格容量は異なっていてもかまいません。％インピーダンスがそろっていれば、負荷は容量に比例して分担されます。

他の選択肢について
・極性の一致：極性が逆だと、2台の間に大きな循環電流が流れて焼損します。
・巻数比が等しい：異なると二次電圧に差ができ、循環電流が流れます。
・％インピーダンス降下が等しい：異なると負荷の分担がかたよります。

覚え方のポイント
並行運転の条件は「極性・巻数比・％インピーダンス」。三相変圧器では、これに相回転と角変位の一致が加わります。容量は条件に入らない点がひっかけです。

問52-1

変圧器の冷却方式のうち、変圧器本体を絶縁油に浸し、油の自然対流と、放熱器の周囲の空気の自然対流によって冷却する方式として、最も適当なものはどれか。

①油入風冷式
②送油風冷式
③油入自冷式
④乾式自冷式

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正解 ③油入自冷式

解説
油入自冷式は、絶縁油の自然な対流で熱を放熱器に運び、放熱器から周囲の空気へ自然に放熱する方式です。ファンやポンプを使わないため構造が簡単で保守が容易であり、配電用や中小容量の変圧器に広く使われています。

他の選択肢について
・油入風冷式：放熱器に送風機で風を当てて冷却を強める方式です。
・送油風冷式：ポンプで油を強制的に循環させ、送風機で冷却する、大容量向けの方式です。
・乾式自冷式：絶縁油を使わず、周囲の空気の自然対流で冷やす方式で、モールド変圧器などに使われます。

覚え方のポイント
名前の前半が「何で絶縁するか（油入・乾式）」、後半が「どう冷やすか（自冷・風冷・送油）」を表しています。分解して読むと、知らない方式も推測できます。

問62-1

極数6の三相同期発電機を、周波数60Hzで運転するときの回転速度の値として、正しいものはどれか。

①1,800min⁻¹
②600min⁻¹
③3,600min⁻¹
④1,200min⁻¹

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正解 ④1,200min⁻¹

解説
同期発電機は、同期速度 Ns＝120f／p〔min⁻¹〕（f：周波数、p：極数）で回転します。
Ns＝120×60÷6＝1,200min⁻¹ です。
同期速度で回転させることで、決まった周波数の交流が発生します。

他の選択肢について
・1,800min⁻¹：極数を4として計算した値です。
・600min⁻¹：120ではなく60を掛けて計算した値です。
・3,600min⁻¹：極数を2として計算した値です。

覚え方のポイント
Ns＝120f／p は、同期発電機・同期電動機・誘導電動機の同期速度に共通する式です。極数が多いほど回転は遅くなるため、水車発電機は多極、タービン発電機は2極や4極が一般的です。

問72-1

三相同期電動機の特徴に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

①負荷の大きさによって、回転速度が大きく変化する。
②電源の周波数で決まる、一定の速度で回転する。
③界磁の励磁電流を調整して、力率を改善できる。
④始動トルクがないため、始動のための装置が必要である。

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正解 ①負荷の大きさによって、回転速度が大きく変化する。

解説
同期電動機は、負荷の大きさにかかわらず、電源の周波数と極数で決まる同期速度で回転します。負荷によって回転速度が大きく変化するのは誤りです（負荷が大きすぎると同期から外れて停止する「脱調」が起きます）。

他の選択肢について
・一定の速度で回転：同期電動機の最大の特徴です。
・励磁電流で力率を改善：励磁を強めると進み電流が流れ、工場全体の力率改善に使えます。
・始動トルクがない：始動用の巻線（制動巻線）やインバータなどで始動させる必要があります。

覚え方のポイント
「同期機＝速度一定・力率調整可・自分で始動できない」「誘導電動機＝負荷で速度が少し下がる（滑り）・構造が簡単」。2つを比べて覚えます。

問82-1

計器用変成器の取扱いに関する記述として、最も適当なものはどれか。

①通電中の変流器の二次側は、短絡してはならない。
②通電中の変流器の二次側は、開放してはならない。
③通電中の計器用変圧器の二次側は、開放してはならない。
④変流器の二次側には、接地工事を施してはならない。

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正解 ②通電中の変流器の二次側は、開放してはならない。

解説
変流器（CT）は、一次側の大きな電流を小さな電流に変えて計器などに送る機器です。通電中に二次側を開放すると、一次電流がすべて励磁電流となって鉄心が過飽和になり、二次側に高い電圧が発生して危険です。計器を外すときは、先に二次側を短絡します。

他の選択肢について
・変流器の二次側を短絡してはならない：変流器はむしろ短絡してよく、開放が禁止です。
・計器用変圧器（VT）の二次側を開放してはならない：VTで禁止されるのは二次側の短絡です（過大な電流が流れます）。
・変流器の二次側に接地工事をしてはならない：高圧の計器用変成器の二次側電路には、D種接地工事を施します。

覚え方のポイント
「CTは開放禁止、VTは短絡禁止」。逆に覚えてしまうと危険なので、「CT（電流）は流れ道をふさぐな」と理由で覚えます。

問92-1

定格二次電流100A、百分率インピーダンス降下5％の変圧器の二次側で短絡が発生したときの短絡電流の値として、正しいものはどれか。ただし、電源側のインピーダンスは無視する。

①500A
②20A
③2,000A
④5,000A

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正解 ③2,000A

解説
短絡電流は、Is＝定格電流×100／％Z で求めます。
Is＝100×100÷5＝2,000A です。
％インピーダンスが小さい変圧器ほど、短絡電流は大きくなります。

他の選択肢について
・500A：定格電流に％インピーダンスの値を掛けた値（100×5）です。
・20A：定格電流を％インピーダンスの値で割った値（100÷5）で、100を掛け忘れています。
・5,000A：％インピーダンスを2％として計算した値です。

覚え方のポイント
％Zが5％なら、短絡電流は定格電流の20倍（100÷5）。遮断器を選ぶときは、この短絡電流を確実に遮断できる能力（定格遮断電流）が必要になります。

問102-1

出力9,600Wで運転している変圧器の損失の合計が400Wであるとき、この変圧器の効率の値として、正しいものはどれか。

①95.8％
②104.2％
③4.0％
④96.0％

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正解 ④96.0％

解説
効率は η＝出力÷入力×100〔％〕で、入力＝出力＋損失です。
η＝9,600÷（9,600＋400）×100＝96.0％です。

他の選択肢について
・95.8％：（出力−損失）÷出力（9,200÷9,600）と、入力を誤って計算した値です。
・104.2％：入力÷出力（10,000÷9,600）と、分母と分子を逆にした値です。効率が100％を超えることはありません。
・4.0％：損失の割合（400÷10,000）です。

覚え方のポイント
効率＝出力÷（出力＋損失）。分母に損失を足すことを忘れないようにします。変圧器は回転部分がないため、電気機器の中でも効率が非常に高い機器です。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。