〔機械009〕単巻変圧器とは?

〔機械009〕単巻変圧器とは?

機械科目で学習する変圧器の中に、一次巻線と二次巻線が絶縁されていない単巻変圧器というものを学習します。
通常の変圧器とは計算方法が異なり、巻線にも名前がついています。

(1)単巻変圧器とは

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単巻変圧器は、図のように一次側、二次側の巻線が絶縁されていない変圧器です。巻線の共通部分(ab)を分路巻線、共通でない部分(bc)を直列巻線といいます。

(2)巻き数比

分路巻線の巻き数をN_1、全体の巻線をN_2とすると、分路巻線に加える電圧 V_1と全体の巻線に誘導される電圧 V_2の間には、次の関係性が成り立ちます。
\displaystyle {\frac{V_1}{V_2}}={\frac{N_1}{N_2}}=a

(3)容量

単巻変圧器は、分路巻線を一次巻線、直列巻線を二次巻線として動作します。容量は以下の通り定義されており、自己容量といいます。
\displaystyle P_{s}=(V_{2}-V_{1})I_{2}=(1-{\frac{V_1}{V_2}})V_{2}I_{2}=(1-a)V_{2}I_{2}

また、二次側の端子(ac間)から取り出せる出力は、以下の通りで、負荷容量といいます。
P_{l}=V_{2}I_{2}

単巻変圧器の定格容量は、この自己容量または負荷容量で表されています。
問題文でこの容量が与えられた場合、どこの値を指しているのか分かるようにしておきましょう。

(4)単巻変圧器の長所と短所

単巻変圧器は、一次側と二次側の巻線が共通であるため、漏れ磁束が少なく、電圧変動率も小さくなります。したがって、効率の良い変圧器です。三相結線にして電力系統で電圧を調整したり、小容量の変圧調整器の中で使用されています。
しかし、一次側と二次側の巻線が共通なので、変圧比が大きくなると危険です。

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