交流電圧の変圧方法(変圧器)

前提知識
・電磁誘導,コイルの性質

■変圧器の原理

交流電源の電圧を変換する方法は、コイルの誘導起電力を利用します。以下は変圧器(トランスともいいます)の構造ですが、鉄心にコイルを巻きつけ1次コイル側に交流の電圧をかけると、 2次コイル側に電圧がかかり、更にコイルの巻き数に応じて電圧が変化します。コイルは電圧をかけた瞬間に逆起電力が発生するので、 交流など電圧の向きが頻繁に変わるので、連続して2次側に電圧を発生させることが出来ます。

なお直流は電流の向きが変わらないので、2次コイルに起電力を1度しか発生させることが出来ません。 ただし直流でも、トランジスタを使えば電流をON/OFFさせることが出来るので2次コイルに起電力を発生させることが出来ます。DC-DCコンバータを参照。 また変圧器というと、広義ではDC-DCコンバータも変圧器と思われますが、一般的には交流電圧を変換するものを言います。



変圧器の身近な例は、電柱の上に取り付けられている柱上変圧器があります。ここで6600Vの電圧(1次側)を家庭用に100V/200V(2次側)に変換しております。

■変圧器の損失

変圧器の損失は大きく鉄損と銅損(ジュール損)に分かれ、鉄損にはヒステリシス損と過電流損があります。

ヒステリシス損は電圧の二乗に比例し、周波数に反比例するため、周波数が低いほど損失が大きくなります。 従って狙いの電力を得るためには鉄心を大きくする必要があるため、低い周波数を扱う変圧器は大きくなります。

なお、過電流損は電圧の二乗に比例します。

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