変圧器の仕組み, 交流電圧の変圧方法

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前提知識
　・電磁誘導,コイルの性質

■変圧器の原理

変圧器(トランス)とは、コイルの誘導起電力を利用して交流電力の電圧の大きさを変換する機器のことです。 以下図のとおり、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、コイルの巻き数に応じて2次コイル側に電圧がかかります。 コイルは電圧が変化した際にしか起電力が発生しないですが、交流は電圧変化が常に発生しているので、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(参照:DC-DCコンバータ)。 また広義ではDC-DCコンバータも変圧器と思われますが、交流電圧を変換する場合が多い様です。



変圧器の外観例は以下のとおり。電柱の上に取り付けられている柱上変圧器や、電子回路上に実装される変圧器などがあります。

■変圧器の損失

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

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、低周波数帯で大電力を得るためには鉄心を大きくする必要があるため、変圧器は大きくなります。

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