😰 こんな悩みはありませんか？
- 無負荷試験と短絡試験、どっちで何を測るの？
- なぜ「無負荷」で鉄損がわかるの？
- 短絡って危なくないの？なぜ短絡させる？
- 試験の回路図が覚えられない…
変圧器には、性能を調べるための2つの重要な試験があります。
それが「無負荷試験」と「短絡試験」です。
この2つの試験で、変圧器の「損失」や「等価回路のパラメータ」がすべてわかります。
✅ この記事の結論
無負荷試験 → 鉄損と励磁電流を測定（二次側を開放）
短絡試験 → 銅損と%Zを測定（二次側を短絡）
この2つで変圧器の「すべて」がわかる！
【電験三種】変圧器の用語辞典｜漏れリアクタンス・励磁電流・鉄損をイメージで覚える →
目次
🏥 変圧器の試験 ＝ 健康診断
人間が健康診断を受けるように、変圧器も「試験」で性能をチェックします。
健康診断では「血液検査」や「レントゲン」など、複数の検査がありますよね。
変圧器の試験も同じで、2種類の試験で異なる情報を測定します。
🏥 健康診断で例えると…
無負荷試験 ＝ 安静時の検査（血圧測定など）
→ 何もしていないときの「基本の状態」を見る
短絡試験 ＝ 運動負荷試験（心電図など）
→ 負荷をかけたときの「反応」を見る
| 項目 | 無負荷試験 | 短絡試験 |
|---|---|---|
| 二次側の状態 | 開放（何も繋がない） | 短絡（導線で繋ぐ） |
| 一次側の電圧 | 定格電圧 | 低い電圧（数%程度） |
| 測定できるもの | 鉄損、励磁電流 | 銅損、%Z |
| 別名 | 開放試験 | インピーダンス試験 |
🟢 無負荷試験 ― 鉄損と励磁電流を測定
まずは「無負荷試験」から見ていきましょう。
「無負荷」とは、二次側に何も接続していない状態のことです。
📚 無負荷試験（No-Load Test）
二次側を開放（何も繋がない）した状態で、一次側に定格電圧をかける試験。
別名：開放試験
測定するもの：鉄損 W₀、励磁電流 I₀
🔌 無負荷試験の回路図
無負荷試験の回路は、次のようになります。
🤔 なぜ無負荷で「鉄損」がわかる？
これが無負荷試験の最大のポイントです。
二次側を開放すると、二次側には電流が流れません。
つまり、銅損（I²R損）がほぼゼロになります。
一方、鉄損は電圧がかかっていれば発生するので、変わりません。
✅ 無負荷試験のカラクリ
・二次側開放 → 二次電流 = 0 → 銅損 ≒ 0
・電圧はかかっている → 鉄損は発生
・だから、電力計の値 ≒ 鉄損！
🚗 車で例えると…
車のエンジンをかけて、ギアを入れずにアイドリングしている状態。
走っていない（負荷がない）けど、エンジンは動いている（電圧はかかっている）。
このとき消費するガソリン ＝ 鉄損（アイドリング損失）のようなもの。
📊 無負荷試験で測定できるもの
① 鉄損 W₀
電力計で測定。
銅損≒0なので、電力計の値≒鉄損。
② 励磁電流 I₀
電流計で測定。
定格電流の2〜5%程度と非常に小さい。
③ 励磁アドミタンス
Y₀ = I₀ / V₁ で計算。
等価回路のパラメータ。
📐 無負荷試験の計算公式
鉄損：W₀ ≒ 電力計の読み [W]
励磁電流：I₀ = 電流計の読み [A]
励磁アドミタンス：Y₀ = I₀ / V₁ [S]
励磁コンダクタンス：g₀ = W₀ / V₁² [S]
励磁サセプタンス：b₀ = √(Y₀² − g₀²) [S]
🟠 短絡試験 ― 銅損と%Zを測定
次は「短絡試験」です。
「短絡」と聞くと危ないイメージがありますが、正しい方法で行えば安全です。
📚 短絡試験（Short-Circuit Test）
二次側を短絡（導線で繋ぐ）した状態で、一次側に低い電圧をかけ、定格電流を流す試験。
別名：インピーダンス試験
測定するもの：銅損 Wc、百分率インピーダンス %Z
⚠️ なぜ「短絡」しても大丈夫なの？
普通、短絡は大電流が流れて危険です。でも短絡試験では安全に行えます。
その秘密は、一次側にかける電圧を「ものすごく低く」することです。
⚠️ 短絡試験の安全のカラクリ
・二次側を短絡 → 電流が流れやすい状態
・一次側は定格電圧の数%（3〜10%程度）しかかけない
・だから、定格電流程度しか流れない → 安全！
このとき一次側にかけている電圧が、まさに「%Z（百分率インピーダンス）」なのです！
🔌 短絡試験の回路図
短絡試験の回路は、次のようになります。
ポイントは「二次側を短絡」して、「一次側は低い電圧から徐々に上げる」ことです。
📋 短絡試験の手順
- 二次側の端子を導線で短絡する
- 一次側の電圧を0Vからゆっくり上げていく
- 電流計が定格電流を示したら、そこで止める
- そのときの電圧・電流・電力を記録する
🤔 なぜ短絡で「銅損」がわかる？
短絡試験では、一次側にかける電圧が非常に低い（定格の数%）です。
電圧が低いと、鉄心の磁束も非常に小さくなります。
だから、鉄損がほぼゼロになります。
✅ 短絡試験のカラクリ
・一次電圧が低い → 磁束が小さい → 鉄損 ≒ 0
・定格電流は流れている → 銅損は発生
・だから、電力計の値 ≒ 銅損！
🏋️ ジムで例えると…
重りを持って筋トレをすると、筋肉が熱くなりますよね（＝銅損）。
でも、ただ立っているだけなら熱くなりません（＝鉄損が小さい状態）。
短絡試験は「純粋に筋肉の消耗（銅損）だけを測る」ようなものです。
📊 短絡試験で測定できるもの
① 銅損 Wc
電力計で測定。
鉄損≒0なので、電力計の値≒銅損。
② 短絡電圧 Vs
電圧計で測定。
定格電流を流すのに必要な電圧。
③ %Z（百分率インピーダンス）
%Z = (Vs / V₁n) × 100
短絡電圧の定格電圧に対する割合。
📐 短絡試験の計算公式
銅損：Wc ≒ 電力計の読み [W]
短絡電圧：Vs = 電圧計の読み [V]
%Z = (Vs / V₁n) × 100 [%]
インピーダンス：Z = Vs / In [Ω]
抵抗：r = Wc / In² [Ω]
リアクタンス：x = √(Z² − r²) [Ω]
🧮 短絡試験の計算例
📝 例題
【条件】
・定格容量：10kVA
・定格電圧：6,600V / 200V
・短絡試験の結果：Vs = 330V、In = 1.515A、Wc = 200W
【%Zを求める】
%Z = (Vs / V₁n) × 100 = (330 / 6,600) × 100 = 5%
【インピーダンスを求める】
Z = Vs / In = 330 / 1.515 = 218Ω
🔄 2つの試験の関係 ― 損失と等価回路
無負荷試験と短絡試験は、それぞれ等価回路の異なる部分のパラメータを測定しています。
📊 試験と等価回路の対応
| 無負荷試験 | 短絡試験 |
|---|---|
| 励磁回路のパラメータ | 漏れインピーダンスのパラメータ |
| g₀、b₀、Y₀ | r、x、Z |
| 鉄損 W₀ | 銅損 Wc |
| 励磁電流 I₀ | %Z |
🧠 暗記のコツ
無負荷試験 ＝ 「無（む）」→「むだな電流（励磁電流）」と「鉄損」を測る
短絡試験 ＝ 「短絡（たんらく）」→「たん純に抵抗（%Z）」と「銅損」を測る
📊 公式まとめ
| 試験 | 二次側 | 一次電圧 | 測定できるもの |
|---|---|---|---|
| 無負荷試験 | 開放 | 定格電圧 | 鉄損 W₀、励磁電流 I₀ |
| 短絡試験 | 短絡 | 低電圧（%Z程度） | 銅損 Wc、%Z |
📝 まとめ：変圧器の試験
☕ 今日のおさらい
- 無負荷試験：二次側開放、定格電圧をかける
- → 銅損≒0なので、鉄損と励磁電流を測定
- 短絡試験：二次側短絡、低電圧で定格電流を流す
- → 鉄損≒0なので、銅損と%Zを測定
- 2つの試験で等価回路の全パラメータが求まる
無負荷試験と短絡試験は、変圧器の「健康診断」です。
この2つをセットで覚えておきましょう！
次の記事では、三相変圧器の結線（Y-Δ、Δ-Y など）について学びます。
🏥
変圧器の試験、マスターできましたか？
「無負荷→鉄損、短絡→銅損」をセットで覚えましょう！