電験三種(令和7年度下期) 電力 問14

「強磁性体」
磁界中で磁化され、磁界が無くなっても保持されるもの。
透磁率が大きい。
鉄、コバルト、ニッケルなど。μ>>1（μは比透磁率）

「鉄損」
鉄心による損失で、磁束の変化で発生する。

「ヒステリシス損」
鉄心の磁区(磁化している微小な領域)が交番磁界によって磁界の向きを変えるときの摩擦熱損失。
ヒステリシスループの面積に相当する。
電磁鋼板(透磁率が大きく保持力が小さい軟磁性材料)を使用することで損失を低減できる。
ヒステリシス損を求めるスタインメッツの実験式は以下のようになる。(実際の式は最大磁束密度の1.6乗だが、最近は精度向上のため2乗で計算している)
磁束密度Bの2乗と周波数fに比例し、周波数が一定なら一次電圧の2乗に比例する。

$\displaystyle P_h=k_hf{B_m}^2={k_h}’\frac{V^2}{f} $

$P_h$：ヒステリシス損
$k_h$：比例定数
$f$：周波数
$B_m$：最大磁束密度
$V$：電圧

「渦電流損」
鉄心の中に生じる渦電流によって生じる熱損失。
表面を絶縁膜で覆った薄い鉄板を積層した積層鉄板にして、磁束の向きと平行になるようにして渦電流回路を遮断することで低減できる。
磁束密度B、周波数fの2乗に比例し、一次電圧の2乗に比例する。

「ヒステリシスループ」
物質の磁化特性を表す。
磁性体に外部から磁界を与えたとき、縦軸に磁性体の磁束密度(B)、横軸に外部の磁界の強さ(H)で関係を表す曲線。
この図形の面積がヒステリシス損(熱エネルギー)となる。