単相変圧器とは：構造とその動作

単相変圧器は、 単相AC電源 単相ACを出力します。全体的な需要とコストが三相配電用変圧器よりも低いため、これは非都市部での配電に使用されます。これらは、周波数を変更せずにホーム電圧を適切な値に下げるための降圧トランスとして使用されます。このため、一般的に使用されます パワーエレクトロニクス 住宅の電化製品。この記事では、単相変圧器の概要について説明します。

単相変圧器とは何ですか？

定義： に 変成器 磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する装置です。これは、一次巻線と二次巻線と呼ばれる2つの電気コイルで構成されています。プライマリー 巻き取り 二次巻線が電力を供給している間、変圧器の1つは電力を受け取ります。これらのコイルを包むために、「コア」と呼ばれる磁気鉄回路が一般的に使用されます。これらの2つのコイルは電気的に絶縁されていますが、磁気的にリンクされています。

変圧器の一次側に電流が流れると磁場が発生し、変圧器の二次側に電圧が誘導されます。アプリケーションのタイプに基づいて、単相変圧器は出力の電圧をステップアップまたはステップダウンするために使用されます。この変圧器は通常、 電源トランス 高効率で低損失です。単相変圧器の図を以下に示します。

単相変圧器

単相変圧器の原理

単相変圧器は、 ファラデーの電磁誘導の法則 。通常、一次巻線と二次巻線の間の相互誘導は、電気変圧器の変圧器の動作に関与します。

単相変圧器の動作

変圧器は、ある回路の電力を同じ周波数の別の回路に転送する静的デバイスです。一次巻線と二次巻線で構成されています。このトランスは相互インダクタンスの原理で動作します。

変圧器の一次側がAC電源に接続されている場合、電流はコイルに流れ、磁場が蓄積されます。この状態は相互インダクタンスとして知られており、電流の流れはファラデーの電磁誘導の法則に従います。電流がゼロから最大値に増加すると、磁場が強まり、dɸ/ dtで与えられます。

この電磁石は磁力線を形成し、コイルから外側に拡張して磁束の経路を形成します。両方の巻線の巻きは、この磁束によってリンクされます。コアに発生する磁界の強さは、巻線の巻数と電流量に依存します。磁束と電流は互いに正比例します。

単相変圧器の動作

出典：ウィキメディア

磁束の磁力線がコアの周りを流れるとき、それは二次巻線を通過し、コアの両端に電圧を誘導します。ファラデーの法則は、2次コイルに誘導される電圧を決定するために使用され、次の式で与えられます。

N.dɸ/ dt

どこ、

「N」はコイルの巻数です

周波数は一次巻線と二次巻線で同じです。

したがって、同じ磁束が両方のコイルを相互にリンクするため、誘導される電圧は両方の巻線で同じであると言えます。また、誘導される総電圧は、コイルの巻数に正比例します。

トランスの一次巻線と二次巻線がそれぞれ1回だけオンになると仮定します。損失がないと仮定すると、電流はコイルを流れて磁束を生成し、2次側に1ボルトの電圧を誘導します。

AC電源により、磁束は正弦波状に変化し、次の式で与えられます。

ɸ=ɸ_最大ωtなし

Nターンのコイル巻線に誘導される起電力Eの関係は、次の式で与えられます。

E = N（d∅）/ dt

E = N *ω*ɸ_最大cosωtφ

Emax =Nωɸ_最大

Erms =Nω/√2*ɸ_最大=2π/√2* f * N *ɸ_最大

Erms =4.44fNɸ_最大

どこ、

「f」は、ω/2πで与えられるヘルツ単位の周波数です。

「N」はコイル巻線の数です

「ɸ」はウェーバーの流動量です

上記の式はトランスEMF式です。変圧器Eの一次巻線の起電力の場合、Nは一次巻数（NP）になり、変圧器の二次巻線の起電力Eの場合、巻数Nは（NS）になります。

単相変圧器の建設

単純な単相変圧器では、各巻線が軟鉄のリムに別々に円筒状に巻かれ、必要な磁気回路を提供します。これは一般に「変圧器コア」と呼ばれます。これは、2つの巻線間に電圧を誘導するための磁場の流れの経路を提供します。

上の図に見られるように、2つの巻線は効率的な磁気結合を持つのに十分な距離ではありません。したがって、コイルの近くの磁気回路を収束および増加させると、一次巻線と二次巻線の間の磁気結合を強化できます。コアからの電力損失を防ぐために、薄い鋼の積層を採用する必要があります。

中央の鋼積層コアに巻線を巻く方法に基づいて、トランスの構造は2つのタイプに分けられます

コアタイプトランス

このタイプの構造では、下の図に示すように、巻線の半分だけがトランスの各脚の周りに円筒状に巻かれ、磁気結合を強化します。このタイプの構造により、磁力線が両方の巻線に同時に流れることが保証されます。コアタイプのトランスの主な欠点は、コアの外側にわずかな割合の磁力線が流れるために発生する漏れ磁束です。

コアタイプトランス

シェル型トランス

このタイプのトランス構造では、一次巻線と二次巻線が中央のリムに円筒状に配置され、外側のリムの2倍の断面積が得られます。このタイプの構造には2つの閉じた磁気経路があり、外肢には磁束ɸ/ 2が流れています。シェルタイプのトランスは、漏れ磁束を克服し、コア損失を減らし、効率を高めます。

単相変圧器シェル型

アプリケーション

単相変圧器の用途は以下のとおりです。

• 長距離信号をステップダウンして、住宅用と軽商用の両方の電子機器をサポートする
• 電圧調整用テレビ
• 家庭用インバーターの電力を増強するには
• 非都市部に電力を供給するため
• 一次回路と二次回路が互いに遠くに配置されているため、2つの回路を電気的に分離します

よくある質問

1）。単相とはどういう意味ですか？

単一の交流電圧を生成または使用する単相システムまたは回路

2）。住宅は単相電源を使用していますか？

一般的に、住宅には単相電源が供給されます

3）。単相変圧器はどの原理で動作しますか？

ファラデーの法則 電磁誘導と相互誘導

4）。変圧器の「巻数比」とは何ですか？

NP / NS = VP / VS = n =巻数比

5）。単相変圧器の2つの用途を与える

• 電圧調整用テレビ
• 家庭用インバーターの電力を増強するには

したがって、単相変圧器はより軽い電気機器に適しています。非都市部に電力を供給する方が安価であり、非常に好ましい。この記事は強調します 変圧器の動作原理 、構造、および単相変圧器のアプリケーション。読者は、この記事から単相変圧器について詳しく学ぶことができます。