AC/DC および DC/DC 電力コンバータと電源装置の両方で変圧器が使用されます。変圧器はあらゆる電気回路の重要なコンポーネントです。電圧を安全な限界まで昇圧および降圧できます。変圧器は、DC 出力と線間電圧入力を持つ回路には必須のコンポーネントです。 DC/DC 回路では、変圧器は AC 正弦波信号の代わりに PWM 信号をスイッチングすることによって動作します。
多巻線変圧器は、高効率で複数のレールにわたって出力電力を供給します。これらの変圧器には、入力電圧を希望の値まで増減させるための複数の 2 次コイルがあります。これらの変圧器は、電力システム内の複数のレールの絶縁にも使用されます。
概要:
多重巻線トランスとは
両側に複数の巻線がある変圧器は、 多重巻線変圧器 。通常、1 つの一次巻線と 2 つ以上の二次巻線があります。これらの変圧器は、電圧調整、絶縁、インピーダンス整合などのさまざまな目的に役立ちます。
多重巻線変圧器は通常の変圧器と同じように動作します。 1 つの違いは、それらが持っていることです。 両側に複数の巻線 。それらを接続するには、点でマークされている各巻線の電圧極性を確認する必要があります。点は巻線の正 (または負) 端を示します。
変圧器は相互誘導で動作します。これは、以下に示すように、各巻線の電圧が巻数に比例することを意味します。
各巻線の電力は同じであるため、巻数の比率は電圧の比率に等しくなります。たとえば、一次巻線が 10 巻で 100 ボルト、二次巻線が 5 巻の場合、二次電圧は 50 ボルトになります。このようにして、複数巻線トランスはコイルごとに異なる出力電圧を得ることができます。
可変巻線を備えた異なる二次側を持つことができる変圧器。巻き数は電気の電圧に影響します。巻数が多いほど電圧は高く、巻数が少ないほど電圧は低くなります。したがって、変圧器は、1 つの電源からさまざまなデバイスにさまざまな電圧を生成できます。これは、電源やコンバータなどの電子回路に役立ちます。
以下は、複数の二次巻線接続を備えた多重巻線変圧器です。これらの二次巻線はそれぞれ、異なる電圧出力を提供します。
一次巻線を個別に使用するか、一対の異なる他の巻線に接続して変圧器を動作させることができます。ただし、二次巻線の接続は、出力側に必要な電圧によって異なります。二次巻線の並列構成は、接続されている 2 つの巻線が電気的に同一である必要がある場合にのみ可能です。言い換えれば、それらの電流定格と電圧定格は一致する必要があります。
二電圧変圧器の概要
二重電圧変圧器には、二重の一次巻線と二重の二次巻線が含まれています。両方の一次側の電圧と電流の仕様は同一です。同様に、両方の二次巻線の電圧と電流定格も同じです。これらの変圧器は、さまざまな用途に使用できるように設計されています。これらの巻線の変圧器タップを変更して、より高い電流と電圧の要件に対応する直列と並列の組み合わせを作成できます。このようなタイプの多重巻線変圧器は、 二重電圧変圧器 。
複数巻線変圧器タップ
一部のトランスは、一次側と二次側の接続を変更することで巻数比を変更できるように設計されています。変圧器の一次側または二次側のこれらの接続は、 変圧器タップ 。
デュアル一次巻線とデュアル二次巻線を備えた降圧トランストランス接続図は、一次巻線と二次巻線のシングルタップ接続を示しています。この画像では、2 次コイル (400) の巻数が 1 次コイル (100) の巻数より多いことがわかります。これは、二重一次巻線と二重二次巻線を備えた降圧トランスの接続図です。
指定されたトランスには 2 つの 1 次巻線と 2 つの 2 次巻線があります。これらの巻線の各端は端子と呼ばれ、各巻線には一対の端子があります。
一次側または高圧側端子の名称 H₁ そして H₂ 。
変圧器を二次側から見ると、変圧器の高電圧端子には、 H₁ 。 CSA によると、これは二次側から見た高電圧端子のラベル付けに関する業界標準となっています。
同様に、他の高圧巻線側端子には、 H₃ そして H₄ 。
この図から、高圧変圧器の二次端子のラベルに使用される文字は次のとおりであることがわかります。 バツ 。 2 つの二次側または低電圧側の端子には、次のラベルが付けられています。 バツ 1 、 バツ 2 、 そして バツ 3 、 バツ 4 。
一次巻線と二次巻線のそれぞれに二重巻線を備えた変圧器には利点があります。このようにして、変圧器巻線の各ペアは直列または並列に接続されます。
一次巻線が直列に接続され、二次巻線が並列に接続された降圧トランスここで、以下の変圧器のタップ接続図を考えてみましょう。この構成には、二重一次巻線と二重二次巻線も含まれます。ここでは、一次側の両方の巻線が直列になっており、二次側は並列になっています。
タップの接続から、高圧側の端子が確認できます。 H₂ 端末に接続されています H₃ 。このようにして、両方の高電圧巻線が互いに直列になります。両方の高電圧一次巻線の巻き数はそれぞれ 400 巻きです。したがって、一次側または高電圧側は合計 800 巻になります。
ターミナル バツ 1 低圧側は端子に接続 バツ 3 、ターミナル中 バツ 2 端子と接続されています バツ 4 。
それぞれ 100 巻の 2 つの低電圧巻線が並列に接続されています。これにより、合計 100 巻の単一の二次巻線が作成されます。
したがって、この変圧器には 800 巻の一次巻と 100 巻の二次巻線があり、巻数比が 100 の降圧変圧器として構成されています。 8:1 。
一次高電圧巻線と二次低電圧巻線の両方を直列にした降圧変圧器ここで、タップ接続の異なる構成を持つ同じ変圧器を考えてみましょう。このシナリオでは、高電圧巻線と低電圧巻線が直列に相互接続されます。
高電圧巻線には 400 ターンの一次巻線が 2 つあり、直列に接続されています。これにより、合計 800 巻の高電圧単巻線が作成されます。同様に、2 つの 100 ターンの低電圧巻線も直列に接続されています。これにより、200 ターンの単一の二次巻線が形成されます。したがって、新しく得られる修正された回転比は 800:200 になります。 4:1 。
並列の1次高電圧巻線と直列の2次低電圧巻線を備えた降圧変圧器変圧器のこの構成では、一次側の両方の巻線が並列接続され、両方の二次側の接続が直列になります。一次巻線は並列であるため、400 ターンの一次巻線は両方とも 400 ターンの単一の一次巻線として機能します。
二次側の両方の巻線は直列に接続されており、それぞれの巻数は 1000 回です。これらの両方を合計すると、200 ターンの単一の二次低電圧巻線が形成されます。この変圧器構成で得られる新しい巻数比は 400:200 です。 2:1 。
そこで、二重一次巻線と二重二次巻線を備えた変圧器のさまざまな構成について説明しました。このようにして、一次タップ接続と二次タップ接続を調整して、異なる巻数比を得ることができます。
複数の巻線変圧器の電圧構成
さまざまな構成により、複数の巻線変圧器を接続することができます。各タイプの接続は、必要な出力電圧や変圧器を接続する必要がある電源バスなどの複数の要因によって異なります。また、一次側または二次側が直列接続されるか並列接続されるかは、コイルの構成によっても異なります。
多巻線トランスの主な構成をいくつか見てみましょう。
1. 多巻線トランス構成
多巻線トランスには 2 つの 1 次巻線と 2 つの 2 次巻線があります。次の図に示されている多重巻線トランスについて考えてみましょう。
多重巻線トランスの主な特徴は次のとおりです。
- 変圧器には、複数の一次巻線、複数の二次巻線、またはその両方を含めることができます。
- 高電圧側の各巻線の最大電圧は、2 つの電圧のうち低い方になります。
- 各低圧巻線の最大電圧は、2 つの二次電圧のうちの最も低い電圧です。
- 指定された定格を超える電圧では絶縁が損傷する可能性があります。
- 変圧器の各巻線は、変圧器のキロボルト アンペア (kVA) 定格の半分を安全に処理できます。
- 必要な電圧を得るために、バッテリーを直列または並列に接続できます。
2. マルチコイル配電変圧器
指定された変圧器の定格は 50 kVA、2400/4800 V ～ 120/240 V です。このことから、高電圧側は巻線あたり最大 2400 V に対応できると結論付けることができます。そして、この電圧は常に 2 つの電圧のうちの小さい方になります。同様に、低電圧側または二次側巻線の定格電圧は、巻線あたり 120 V です。これらの電圧定格を超えると絶縁が損傷する可能性があることに注意してください。
一次側（高圧）接続
- この 50 kVA 変圧器の高圧側を 4800 V バスに接続する場合は、2 つの巻線を直列に接続する必要があります。このようにして、4800 V のバス電圧が均等に分割され、各巻線は 2400 V の負荷に耐える必要があります。
- 高圧側を 2400 V バスに接続する場合は、並列接続を行ってください。これにより、各巻線に 2400 V が確実に印加されます。
二次側（低圧）接続
- 低電圧側または二次側を 240 V バスに接続するには、2 つの巻線を直列に接続します。これによりバス電圧が均等に分割され、各巻線に 120 V が供給されます。
- 低電圧側を 120 V バスにリンクする必要がある場合は、並列接続を使用してください。このようにして、各巻線が 120 V で動作するようになります。
3. 現在の計算
変圧器では、電圧と電流の積を求めることでボルトアンペア (VA) 定格を計算できます。前の構成で与えられた変圧器は、合計 kVA の半分しか処理できません。各高電圧巻線と各低電圧巻線の定格は 25 kVA です。
高電圧巻線 (一次) の電流の計算:
したがって、上記の結果から、高電圧巻線が処理できる最大電流は 10.4 アンペアであると結論付けることができます。
低電圧巻線 (二次) の電流の計算:
低電圧巻線の場合、処理できる最大電流は 208.3 アンペアです。
ここで、両方のコイルを一緒に考慮した場合の合計値を見てみましょう。
フル VA での高電圧巻線 (一次) の電流の計算:
一次側の両方のコイルを考慮した場合の高電圧巻線の最大電流は 10.4 アンペアです。
フル VA での低電圧巻線 (2 次) の電流の計算:
繰り返しますが、低電圧巻線の最大電流は 208.3 アンペアです。
したがって、単一のコイルと半分の VA を考慮しても、両方のコイルを完全な VA で考慮しても、高電圧巻線と低電圧巻線の両方で計算された最大電流は同じままです。これは、トランスの特定の設計と定格によるものです。
4. 多重巻線トランスの 3 線接続
シングルラインでトランスをセンタータップすると 120 V の出力が得られ、両方のラインでダブルタップすると 240 V が得られます。
3 線式二次接続 (120/240 V) では、変圧器は負荷が完全にバランスされている場合にのみフル kVA を供給します。負荷がアンバランスになると、一方の巻線が過負荷になります。各巻線は定格 kVA の半分しか処理できないため、これにより電流定格を超えることになります。
センタータップ多巻線トランスとは
センタータップ変圧器は、2 つの異なる二次電圧を提供するように設計されています。これらの電圧は で あ そして で B 、それらの間には共有接続があります。この変圧器の設定により、二相 3 線式電源が作成されます。
二次電圧と電源電圧 で p は等しく、正比例します。その結果、各巻線の電力は同じになります。これらの二次巻線にかかる電圧は巻数比によって異なります。
上の図では、標準的なセンタータップの変圧器が示されています。中心タップ点は二次巻線の中心にあります。これにより、大きさは等しいが極性が逆である 2 つの二次電圧の共通接続が作成されます。センタータップをアースすると、 で あ 電圧はアースに対してプラスになります。一方、 で B マイナスになり逆の方向になります。これは、電気的に 180° 位相がずれていることを意味します。
ただし、接地されていないセンタータップ変圧器の使用には欠点があります。 3 番目の接続を流れる電流が不均一なため、2 つの二次巻線の電圧が不均衡になります。このケースは、特に負荷がアンバランスな場合に発生します。
二電圧変圧器を使用したセンタータップ変圧器
デュアル電圧トランスを使用してセンタータップトランスを作成することもできます。これを行うには、二次巻線を直列に接続し、その中心リンクをタップとして機能させます。各二次巻線の出力が V の場合、二次巻線の合計出力電圧は 2V になります。
結論
多巻線変圧器は、電気および電子回路で多くの用途に使用されます。これらの二重巻線または多重巻線トランスは、二次巻線比の数に応じて異なる出力電圧を供給できます。複数の巻線変圧器を直列または並列構成で相互接続して、増加した電圧または電流を出力できます。両方の二次巻線を直列に接続して、センタータップのトランスを作成することもできます。