トランスの一次巻線と二次巻線の理解：構造と機能

トランスの一次コイルと二次コイルは、電磁誘導の原理を通じて電気エネルギーの送信と変換を可能にする2つの基本的な構成要素です。一次コイルは入力源から高電圧の電流を受け取り、可変の磁場を生成し、二次コイルはこの磁場の影響を受け、対応する出力電圧を生み出します。それらの相互作用により、トランスは電圧変換を行い、効率的な電力の送電と配電を可能にします。

位置と構造

トランスでは、両方のコイルは通常、共通の鉄心に巻かれ、電磁誘導による効果的な磁気結合を確保します。一次コイルは入力側に接続され、二次コイルは出力側に接続されます。絶縁材料とコア構造によって互いに電気的に隔離されており、直流の直接的な流れを防ぎます。

• 一次コイル: 高電圧側に位置し、一次コイルは鉄心の一側に多くのターン数の絶縁された導体が巻かれています。入力電流を受け取り、コア内で時間的に変化する磁場を生成します。

• 二次コイル: 低電圧側に位置し、二次コイルはコアの反対側に少ないターン数の絶縁された導体が巻かれています。変化する磁束をキャッチし、出力で変換（昇圧または降圧）された電圧を提供します。

電圧変換の原理

トランスでの電圧変換は、ファラデーの電磁誘導の法則とレンツの法則によって支配されます。

• 一次コイル: 交流が一次コイルを通過すると、鉄心内で連続的に変化する磁場が生成されます。この変動する磁束は、二次コイルに電圧を誘起するために不可欠です。

• 二次コイル: 一次からの変動する磁束は、ファラデーの法則に従って二次コイルに起電力（EMF）を誘起します。この誘起されたEMFは、出力に接続された負荷を通る電流を駆動し、変換された電気エネルギーを供給します。

ターン比と電圧変換比

電圧変換比は、一次コイルと二次コイル間のターン比によって直接決定されます。電磁誘導理論によれば、各コイルに誘起されるEMFはそのターン数に比例します。

• 昇圧トランスでは、二次コイルのターン数が一次よりも多く、結果として高い出力電圧になります。

• 降圧トランスでは、二次コイルのターン数が一次よりも少なく、低い出力電圧になります。

ターン比は特定の電圧変換要件を満たすように精密に設計されています。したがって、ターン数と電圧比の関係は、トランスの動作と性能を定義し、その用途を決定する基本的なものです。