質問
2020/03/03 20:54

電験三種の機械について変圧器の構造や特徴を教えてください。

電験三種

回答 2 件
イルカ PRO 電験二種
回答
2020/03/03 21:53

変圧器というのは基本的には一時側に流れる電流が磁界を作りその磁界の変化によって生じる誘導起電力によって二次側に電圧を送っているというものですね。(ファラデーの法則)ゆえに、直流では流れる電流は常に一定なので、電圧を変化させることは変圧器では基本不可能とされています。(インバータというとんでもなく高価なものを使えば直流でも電圧を変化させることは可能)
一言で言えば1次側の電気エネルギーを磁界のエネルギーに変換してから2次側の電気エネルギーとして供給している訳ですね。
なので無負荷でも、微小ではありますが1次側ではコイルから磁界や逃れられないジュール熱といったエネルギー損失が生じてい
るので、無負荷でも一定の損失(鉄損、無負荷損)が発生しています。まあ、変圧器の待機電力ですね。また、この世の物体のほぼすべてには抵抗があるので、電流流せば流れる電流の二乗に比例するジュール熱が生じます。このように、負荷を接続してしまったがゆえに生じてしまう損失を負荷損または銅損といいます。なので、これらを踏まえて変圧器の効率を計算します。ちなみに、負荷損と無負荷損失が一致するときに効率が最大化になるのですが、これは最小定理(相加相乗平均)で証明できます。

最後に、補足なので読んでも読まなくてもいいですが、
厳密には無負荷損=鉄損、負荷損=銅損 ではないです。だって、無負荷なときでも無駄な磁束(磁界)損失だけでなく銅でできた1次側コイルのジュール熱もありますからね。
でも、学び始めは、
おんなじだと考えて頂いて問題ありません
以上です。長文失礼致しました


電験受験生
2020/03/03 21:58

とても分かりやすいです!ありがとうございます!

長田 電験三種
回答
2020/03/03 22:03

変圧器は、鉄心に巻線を巻いたもので、電源側を一次巻線、負荷側を二次巻線といいます。

一次巻線に電圧を加えると、相互誘導の働きによって、二次巻線に電圧が発生します。
巻線は電気回路を構成していて、鉄心は磁気回路を構成しています。

一般に、電力用の変圧器は、鉄心と巻線の部分を容器に納め、絶縁油に浸しています。
 
なお、鉄心に巻線を巻く方法には、内鉄形と外鉄形があり、内鉄形は、高電圧・大容量に適していて、外鉄形は、低電圧・大電流の変圧器に用いています。

鉄心の材料には、飽和磁束密度と透磁率が大きく、鉄損の少ないケイ素鋼鈑を用いています。
一枚一枚のケイ素鋼鈑の表面には、渦電流が流れるのを防ぐため、絶縁被膜が施されています。

巻線には、軟銅線が用いられ、形状によって丸銅線と平角銅線があります。


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