変圧器とは
変圧器は、一方の電気回路から別の回路へと電力を転送する受動的なコンポーネントです。変圧器は、世界中の電力の生成、送電、および配電において重要な役割を果たしています。これらの必須デバイスは、異なる電圧レベルの間で電力を効率良く転送することを可能にし、現代の電力システムの信頼性と安定性を保証します。この記事では、変圧器の背後にある原理、その様々なタイプ、そして私たちの日常生活での広範な応用について探求します。
オートトランスフォーマー
オートトランスフォーマーは、従来の変圧器とは異なり、一次側と二次側の両方で単一の連続した巻線を使用する特別なタイプの変圧器です。この共有巻線は、一次回路と二次回路の間に直接的な電気的接続を保ちながら、電圧変換を可能にします。
オートトランスフォーマーの主な特徴と機能は以下の通りです。
単一巻線: 従来の変圧器が一次側と二次側に別々の巻線を持つのに対し、オートトランスフォーマーは「タップ」と呼ばれる共通接続点を持つ単一の連続した巻線を使用します。一次側と二次側は電気的に接続されており、その電圧比は巻線の一次部分と二次部分の間の巻数比によって決定されます。
電圧変換: オートトランスフォーマーは、入力と出力端子の接続に応じて、昇圧または降圧の電圧変換に使用できます。電圧比は、巻線の一次部分と二次部分の間の巻数比によって決定されます。
小型で低コスト: オートトランスフォーマーは、同じ電力定格の従来の変圧器に比べて一般に小型で、コストも低いです。これは、構築に必要な巻線材料と鉄心の量が少ないためです。ただし、この利点は電圧比が小さい変圧器に対してより顕著です。
高い効率: オートトランスフォーマーは、巻線材料が少なく、共有された磁気回路を持つため、従来の変圧器に比べて一般に効率が高いです。
絶縁がない: オートトランスフォーマーの一次側と二次側は電気的に接続されているため、入力回路と出力回路の間には絶縁がありません。これは、安全上の理由や電気的干渉を防ぐために絶縁が必要なアプリケーションではオートトランスフォーマーを使用できないことを意味します。
短絡保護が限定的: オートトランスフォーマーは、従来の変圧器に比べて短絡に対する保護が少ないです。二次側で短絡が発生した場合、一次側ははるかに高い電流を経験する可能性があり、オートトランスフォーマーや他の接続機器を損傷する可能性があります。
オートトランスフォーマーの応用
– **電圧調整**: オートトランスフォーマーは、連続的に調整可能な出力電圧を提供するために、変圧器（可変オートトランスフォーマー）などの電圧調整アプリケーションで一般的に使用されます。
– **電力分配**: 絶縁が要求されない場合、オートトランスフォーマーは電力分配システムで電圧レベルを昇圧または降圧するために使用されます。
– **産業機器**: 電圧差が小さい場合、特定の電圧要件を持つ電気機器に電力を供給するためにオートトランスフォーマーを使用できます。
– **誘導モータの起動**: 大型の誘導モータの起動時には、オートトランスフォーマーが使用されることがあります。これは、起動期間中に電圧を下げることで、突入電流とモータへの機械的ストレスを軽減できるためです。
変圧器のタイプ
変圧器は主に、昇圧変圧器と降圧変圧器の2つの主要なカテゴリに分類されます。
昇圧変圧器: これらの変圧器は、一次巻線から二次巻線への電圧を増加させる一方で、電流を比例して減少させます。昇圧変圧器は、発電所で生成された電気の電圧を高め、長距離送電中の電力損失を減らすために一般的に使用されます。
降圧変圧器: 対照的に、降圧変圧器は、一次巻線から二次巻線への電圧を減少させる一方で、電流を比例して増加させます。これらの変圧器は、高い送電電圧を、住宅や産業の消費者に適したより低く、安全なレベルに減少させるために使用されます。
