変圧器とは何か

トランスとは何か

トランスは、電磁誘導の過程を通じて一つの回路から別の回路へと電気エネルギーを移転する受動的な電気機器です。最も一般的には、回路間で電圧を増加（「ステップアップ」）または減少（「ステップダウン」）するために使用されます。

トランスの動作原理

トランスの動作原理は非常に単純です。相互誘導によって、2つ以上の巻線（コイルとも呼ばれる）間に電気エネルギーが移転します。この原理は以下の詳細な説明で示されています。

トランス理論

ある巻線（コイルとも呼ばれる）に交流電源が供給されているとします。巻線を通る交流により、巻線を取り囲む連続的に変化する磁束が生成されます。

別の巻線がこの巻線に近づくと、一部の交流磁束が第二の巻線にリンクします。この磁束は常に振幅と方向が変化しているため、第二の巻線またはコイルでは磁束リンクが変化します。

ファラデーの電磁誘導の法則によれば、第二の巻線に起電力が誘導されます。この二次巻線の回路が閉じている場合、その中に電流が流れます。これが基本的なトランスの動作原理です。

電気記号を使用して視覚化しましょう。電源から電力を受ける巻線は「一次巻線」と呼ばれています。下の図では「第一コイル」です。

相互誘導により所望の出力電圧を得る巻線は通常「二次巻線」と呼ばれています。これは上記の図の「第二コイル」です。

一次巻線から二次巻線へ電圧を増加させるトランスは昇圧トランスと定義されます。逆に、一次巻線から二次巻線へ電圧を減少させるトランスは降圧トランスと定義されます。

トランスが電圧レベルを増加させるか減少させるかは、一次側と二次側の巻線のターン数の相対的な数に依存します。

一次コイルのターン数が二次コイルよりも多い場合、電圧は減少（降圧）します。

一次コイルのターン数が二次コイルよりも少ない場合、電圧は増加（昇圧）します。

上記のトランスの図は理論的には可能ですが、実際にはあまり実用的ではありません。空気中では、最初のコイルから生成された磁束のほんの一部しか第二のコイルにリンクしないからです。そのため、二次巻線に接続された閉回路を流れる電流は非常に小さくなります（測定するのが困難です）。

磁束リンクの変化率は、第二の巻線にリンクした磁束の量に依存します。理想的には、一次巻線のほとんどすべての磁束が二次巻線にリンクする必要があります。これを行うためにコア型トランスが効果的かつ効率的に使用されます。これにより、両巻線共通の低磁気抵抗パスが提供されます。

トランスコアの目的は、一次巻線によって生成された最大限の磁束が二次巻線にリンクされるように、低磁気抵抗パスを提供することです。

トランスがオンになったときに最初に通過する電流はトランスのインラッシュ電流と呼ばれます。

アニメーションによる説明をご希望の場合は、以下にトランスの動作を解説するビデオがあります：

トランスの部品と構造

トランスの3つの主要な部品:

• トランスの一次巻線

• トランスの磁気コア

• トランスの二次巻線

トランスの一次巻線

電源に接続されると磁束を生成します。

トランスの磁気コア

一次巻線によって生成された磁束がこの低磁気抵抗パスを通って二次巻線とリンクし、閉ループの磁気回路を作ります。

トランスの二次巻線

一次巻線によって生成された磁束がコアを通過し、二次巻線にリンクします。この巻線も同じコアに巻かれ、トランスの所望の出力を提供します。

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