変圧器の効率が最大になる負荷率を、無負荷損と負荷損から求めます。
第三種電気主任技術者試験の令和4年度下期の機械（問9）は「変圧器の損失には主に鉄損と銅損があり，両者が等しくなったときに最大効率となる。」を含む選択肢を正しい記述としています。無負荷損（主に鉄損）と負荷損（主に銅損）が等しくなる負荷率で、効率が最大になります。
最大効率になる負荷率の求め方
計算の画面は、この負荷率を「計算の内訳」の参考に表示します。無負荷損が負荷損より大きいときは 100 % を超え、定格負荷までは負荷率が高いほど効率が上がります。
試験の例（最大効率）
令和5年度上期の機械（問9）は、定格容量 50 kV·A の単相変圧器で、力率1の全負荷のときの銅損が 1,000 W、鉄損が 250 W です。最大効率になる負荷率は √（250 ÷ 1,000）× 100 ＝ 50 %で、そのときの銅損は 1,000 × 0.5² ＝ 250 Wと鉄損に等しくなります。効率は 25 ÷（25 ＋ 0.5）× 100 ≒ 98.04 %で、正答は 98.0 % です。
効率から鉄損と銅損を求める（試験の例）
令和7年度下期の機械（問15）は逆に、定格容量 50 kV·A の単相変圧器を定格電圧・力率 100 %・全負荷の 3/4 の負荷で運転したときに、鉄損と銅損が等しくなり効率が 98.2 % だったことから、鉄損と全負荷の銅損を問うています。
計算の画面に 無負荷損 344、定格負荷時の負荷損 611、負荷率 75、定格容量 50、負荷の力率 100 を入力すると、全損失 688 W・効率 98.20 %で、最大効率になる負荷率は 75.0 % です。
カタログの変圧器の最大効率になる負荷率
カタログの計算例の変圧器と、技術資料のＲシリーズの1台で求めると、次のとおりです。EX-α シリーズは無負荷損が小さいので、最大効率になる負荷率が低くなります。
| 変圧器 | 最大効率になる負荷率 |
|---|---|
| 約30年前の変圧器 無負荷損 1,880 W・負荷損 11,140 W | 41.1 % |
| EX-α シリーズ 無負荷損 390 W・負荷損 5,770 W | 26.0 % |
| EX-β シリーズ 無負荷損 845 W・負荷損 5,670 W | 38.6 % |
| Ｒシリーズ 三相 1000 kVA 50 Hz 無負荷損 1,410 W・負荷損 5,740 W | 49.6 % |
表の計算の列は、計算の画面と同じ計算でこのページを作るときに求めた値です。
最大効率になる負荷率は効率が最も高くなる負荷率で、全損失が最も小さくなる負荷率ではありません。全損失は負荷率が高いほど大きくなります。