トランスの抵抗とリークリアクタンスまたはインピーダンス

トランスの漏れインダクタンス

トランス内のすべての磁束が一次巻線と二次巻線の両方にリンクするわけではありません。一部の磁束は、どちらか一方の巻線にのみリンクします。この磁束の部分を漏れ磁束と呼びます。このトランスの漏れ磁束により、関連する巻線には自己インダクタンスが生じます。

このトランスの自己インダクタンスは、トランスの漏れインダクタンスとも呼ばれます。この自己インダクタンスは、トランスの抵抗と組み合わさるとインピーダンスになります。このトランスのインピーダンスにより、一次巻線と二次巻線の両方で電圧降下が生じます。

トランスの抵抗

一般的に、電力トランスの一次巻線と二次巻線は銅で作られています。銅は非常に良い導体ですが、超伝導体ではありません。実際、超伝導体と超伝導性は概念的なものであり、現実的には存在しません。したがって、両方の巻線にはある程度の抵抗があります。これらの一次巻線と二次巻線の内部抵抗は、トランスの抵抗として総称されます。

トランスのインピーダンス

前述のように、一次巻線と二次巻線には抵抗と漏れインダクタンスがあります。これらの抵抗とインダクタンスが組み合わさったものは、トランスのインピーダンスです。R1 と R2 および X1 と X2 がそれぞれ一次と二次の抵抗と漏れインダクタンスである場合、Z1 と Z2 はそれぞれ一次巻線と二次巻線のインピーダンスとなります。

トランスのインピーダンスは、トランスの並列運転において重要な役割を果たします。

トランスの漏れ磁束

理想的なトランスでは、すべての磁束が一次巻線と二次巻線の両方にリンクしますが、実際には、すべての磁束を両方の巻線にリンクさせるのは不可能です。最大限の磁束はトランスのコアを通じて両方の巻線にリンクしますが、それでも一部の磁束は一方の巻線にのみリンクします。この磁束は漏れ磁束と呼ばれ、巻線の絶縁部やトランスの絶縁油を通過します。このトランスの漏れ磁束により、一次巻線と二次巻線には漏れインダクタンスが生じます。トランスのインダクタンスは、トランスの漏れインダクタンスと同じです。この現象は磁気漏れと呼ばれます。

トランスのインピーダンスにより、巻線での電圧降下が生じます。インピーダンスは、抵抗と漏れインダクタンスの組み合わせです。もし電圧V1をトランスの一次側に適用すると、一次漏れインダクタンスによる一次自起電動力を平衡させるための成分I1X1が生じます。（ここで、X1は一次漏れインダクタンス）。さらに、トランスの一次抵抗による電圧降下も考慮すると、トランスの電圧方程式は以下のようになります。

同様に、二次漏れインダクタンスについて、二次側の電圧方程式は以下のようになります。

上記の図では、一次巻線と二次巻線が別々の肢に配置されていますが、これにより大きな漏れ磁束が生じる可能性があります。一次巻線と二次巻線の間の漏れを減らすためには、巻線を同じ空間に配置することが考えられます。これは物理的に不可能ですが、二次巻線と一次巻線を同心円状に配置することで問題を大幅に解決できます。

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