絶縁トランス

質問
(1)絶縁トランスはなぜ絶縁する必要があるのでしょうか？
　絶縁トランスではないトランスも存在するのでしょうか？
(2)また絶縁は1次側、2次側のどちらをすればよいのでしょうか？

上記の質問のお答え待っています。

No.9 回答者： denden_kei 回答日時： 2003/02/25 22:07

私が使っていた絶縁トランスとはちがうものなのかもしれませんが...。

＞(1)絶縁トランスはなぜ絶縁する必要があるのでしょうか？

用途のことだと解釈すると、皆さんが回答された割合洗練された理由のほかに、「(理由は何にせよ)浮いた電位の(たとえば)AC100V電源が欲しいから」というのもあります。

たとえば直列パワーデバイスのゲート電源の場合、上のほうの素子のゲート電源は、グランドレベルからアノード電圧×Nの電位差がありますので、絶縁トランス経由でAC100Vを供給します。

ごく普通のトランスよりも、1次-２次間の絶縁耐力を大きくすることを念頭において設計されたトランスだと思います。

＞(2)また絶縁は1次側、2次側のどちらをすればよいのでしょうか？

あえていうと、上記の場合２次側は対地高電圧(kV級の)がかかっているので２次側端子と周囲との絶縁が確保されるように注意が必要です。

No.8 回答者： kenkenda 回答日時： 2003/02/20 09:40

このような質問をされるといろいろな方がおられて、それぞれの知っている立場で質問された内容を自分の方向から推測して答えている。

そんな感じを受けます。

確かに、電気と言われても一般的に弱電、強電、送配電、一般配線、電算機関係まで種々な範囲があります。同じようなことでも、担当している（知っている）状況によりそれぞれ答え方がことなってきます。

当方は強電を主な範囲（建物内）としていますが、質問の「絶縁トランス」を例にすると
一般回路では、絶縁トランスは主に安全のために回路に組み込まれています。（特に、病院の中の手術室コンセント回路など）
また、電気雑音防止のために、電算機電源回路に用いられています。
機器では、溶接機などに組み込まれています。（法律の定めも有ります）
電気機器機器には絶縁トランスタイプがけっこう入っています。
最近はとみに少なくなりましたが、信号回路の結合として用いられたりもしています。
個々に検討し、技術的に回答していますと数さつの本が出来てしまうほどです。

そんな訳で、出来ましたら質問者の方は何の目的で、或いは技術的なことなのか、もう少し追記が有ればと感じます。ともしますと、間違ったとらえ方をしないとも限りませんで。
最後に、技術的な言葉の場合、技術の世界での認識と一般社会の認識とがずれている場合が有りますので、その辺のことも気をつけたいところです。

No.7 回答者： assamtea 回答日時： 2003/02/19 16:07

こんにちは。

＃３です。

前回の電圧の質問も回答させて頂きましたが、質問が曖昧なので
何を回答して良いのかはっきりしないので、具体的な物があれば
それを示してもらえばきっと分かり易い回答が付くと思いますし、
ご自身の知識のレベル（この場合、トランスの構造と原理は理解
していのか）も書いていただければそのように回答が付くと思い
ます。

絶縁トランスはなぜ絶縁する必要があるか？と言われれば、トラ
ンスは全て一次側と二次側は絶縁されています。と言うのか、絶
縁トランスを使用する理由を答えれば良いのか、トランスの構造
を全く知らなくて＃４さんが詳しく書かれたようなことを期待し
ているのか分かりません。

また、絶縁トランスと呼ばれる物は基本的には変わりませんが、
使用する目的は若干変わってくると思います。

そうすると、感電防止も正解ですし、電源のコモンモードノイズ
を除去するためでも正解ですし、一次側と二次側のインピーダン
ス整合をとるためでも正解だと思います。

詳しくは、「エレクトロニクスを中心とした安全の科学－トラブル
対策実用事例集」サイペックの　第７章　漏電・感電の問題の
第４項　保護方式の実際　４．３絶縁変圧器を用いた保護に載って
いますので参考にされると良いと思います。

> では昇圧、降圧に使用するものではなく2次側の影響をなくすた
　めに磁気回路を使用し絶縁を行うということでよろしいでしょうか？

一般的に、わざわざ「絶縁トランス」と言う呼び方をする場合は
その通りの理解で良いと思います。

> 万が一2次側短絡した場合、絶縁トランスは無負荷状態となるとい
　うことですよね。

二次側の短絡は文字通り、普通のトランスの二次側を線で結ぶのと
同じで短絡で、短絡電流が流れます。二次側を解放すれば無負荷状
態です。＃５の方の書かれている通りですが、トランスを勉強すれ
ば全て理解出来ると思います。

> 電力では感電しないために使用するというのはどういうことですかね？
また漏電、感電の保護になぜ接地をするのでしょう、、。
接地をしていても漏電するし、感電もするのではないでしょうか？
これは私が接地について詳しく知らないからでしょうか、、。

接地の理由は多くの電気工学の本にある通り、異常電圧の防止や保護
継電器を確実に動作させるため等々の理由があります。
漏電、感電の保護になぜ接地するかは、先の本の４．２　保護接地に
よる保護に書かれています。

勿論、接地していても漏電もするし、感電もしますがそれらを少しで
も早く検出したり、少しでも影響を小さくするためです。

> あと充電電流を保護と記載してありますがどういうことですか？

ケーブル系統では、ケーブルのＣ分に充電電流が流れるため、ケーブ
ルシースを第２種接地すると、第２種接地をクリアするために設置工
事が大がかりになる場合があるので、こうした時は経済性を見て、
ケーブル系統の前に絶縁トランスをおき、接地工事の費用を押さえる
ことがあります。

No.6 回答者： CAW 回答日時： 2003/02/18 22:39

配電線というのは、どれかの相がアースにつながっています。

人間はアースに対して常に有限の抵抗でつながってますので
それ以外の相に触ると感電します。これを防ぐのが絶縁トランスです。肝心なのは１次側と２次側が少なくとも直流的に分離されていることです。
その点、オートトランスは電圧変換はするものの直流的に分離されていないので、絶縁トランスの役割：感電の防止には役立ちません。
電圧変換をしても、一次側と２次側が直流的に分離されていると、絶縁トランスです。ただ狭義の定義では、絶縁だけのトランスという意味で
１：１のトランスを絶縁トランスと呼ぶこともあります。
あと、容量的結合がありますので、絶縁トランス経由でもまったく感電しないわけではないです。
致命的な感電を避けるための手段です。

No.5 回答者： ikkyu3 回答日時： 2003/02/18 22:03

＞(1)絶縁トランスはなぜ絶縁する必要があるのでしょうか？

巻線相互間（例えば１次巻線と２次巻線の間）に電流が流れないようにするためです。
構造は、共通の磁路（鉄芯）の上に１次と２次の巻線が互いに絶縁して巻かれている、普通の変圧器です。
１次と２次の電圧が必ずしも同じでなければならないわけでもなく普通の変圧器となんら変わらず、絶縁を意識した呼び方です。
ちなみに、これは構造上、次に述べる単巻変圧器に対して復巻変圧器とも呼ばれます。
ちなみにトランスは、トランスフォーマー（transformer)の略で形を変えるもの、すなわち電気では変圧器です。

＞絶縁トランスではないトランスも存在するのでしょうか？
存在します。
単巻変圧器（オートトランス）と呼ばれます。
巻線が一つしかなく１次端子も２次端子も同じ巻線から取り出しますが、取り出す位置により、それぞれの端子間の巻数の比が変圧比となります。
言い方を変えれば１次巻線と２次巻線の一部を共用した経済的な変圧器ですが、１次と２次の電圧が同じでは意味がありません。
この変圧器は、１次,２次間が絶縁されていませんから、例えば１次側が100Ｖで２次側が5Ｖであったとしても２次側に触れれば100Ｖに感電します。

＞(2)また絶縁は1次側、2次側のどちらをすればよいのでしょうか？
１次巻線と２次巻線の間を絶縁します。
なお巻線は、鉄芯や構造金物と絶縁されていることは、絶縁変圧器でも単巻変圧器でも当然です。
＞万が一2次側短絡した場合、絶縁トランスは無負荷状態となるということですよね。
無負荷にはなりませんよ。それどころか短絡状態になります。
やはり、変圧器の原理を勉強なされば自然に理解できるようになります。

No.4 回答者： eiectron 回答日時： 2003/02/18 13:26

　私は、一般の人に科学の本質を知ってもらいたく、解説しているものです。

　日進月歩で、便利な新製品が作られ、名前を付け、売り出されます。電気の基本知識は同じで少ないにも拘らず、殆ど技術的な面で、必要に応じて、専門用語も言い直されたり、作られ続けているのが現実です。限りがないといった状態です。
　先ずは、用語の定義を確認することで分かってしまうものです。これを念頭に置いていて下さい

　私は、実は、絶縁トランスとは、どんなトランスにつけた言葉かしりません。
でも、私は、絶縁トランスとは商品名の類と想像していますから、それを聞くだけで分かってしまうと思っています。shoseさんが知っていたら教えてください。

　そのわけは、トランスの基本原理（基本用語）、電気の基本知識（基本用語）の２つを知っているからです。分からないのは全て用語の意味を知らないことに始まるのです。

　そこで、基本事項をお話させて頂き、参考にしていただきます。
トランスは、とランスフォーマーと言い、こちらからあちらに移す、移動する、という意味の英語からつけられています。
　電磁誘導といって、ファラデー、とレンツの２人が自然現象の暗記文を発見してくれ、ファラデーレンツの法則、または、電磁誘導と名付けて、先生、ノーベル賞博士、小学生、の別なく電気器具作りに利用しています。
　これは電流が作る磁力線を利用する自然現象なので、おなじ電流を使っても、磁力線が通りやすく、磁力線の密度が大きく発生する性質の鉄類（実験して発見）を、コイルの芯にして使います。磁力線の密度が高いだけでなく、鉄の中だけ通り外に漏れでないから、レンツの法則を無駄なく、効率よく電気の伝達を、１次と２次巻線数の比率で行えるからです。

　絶縁の必要性
　電線（銅線）も鉄類も金属で、電気の良導体です。中に自由電子が充満していて、いつでも電流にされるのを待っています。だから電線も鉄心も、互いに絶縁しておかないと、電気がもれでてトランスとして動作しないから役に立たちません。
　１次巻き線と鉄心、２次巻き線と鉄心は当然互いに絶縁しないと、トランス（変圧器）になりません。

　鉄芯自体についてのお話。
　変化する磁力線が通っていると、その間じゅう磁力線の周りに、レンツの電磁誘導の法則により、渦状に電流がひっきりなしに流れ、鉄との摩擦で、ニクロム線のように発熱します。この動作原理を応用したものが、ＨＩ電気炊飯器です。ＨＩはＩインダクション・Ｈヒーティングの頭文字です。
　トランスの鉄心が、炊飯器のように渦状電流で熱くなっては困るので、鉄心を薄い鉄板にして１枚１枚絶縁し、重ねて鉄心にして使います。すると、絶縁に邪魔されて、渦電流が堂々と流れる事が出来ず、鉄心内の発熱を減らす事ができます。鉄心には、このように設計しています。

　電気は、人体に触れると感電（最後に説明するように、99,5％が４種類の電気の粒Ｈ・Ｏ・Ｃ・Ｎ原子で組み立てられていますから）して危険です。
　以上の理由で、電気器具は、テレビも、携帯電話も全て、誤動作しないように、各パートを絶縁しなければ使い物になりません。これが基本です。

　
　電気の絶縁とは、電気がもれ出て互いに混線しない様に、電気の通りにくい物質で仕切ることです。空気も絶縁性ですが、電気器具は人体が接触しても感電しないように絶縁を施すのは、常識です。物質毎に、絶縁性が違うので、確認して利用します。ＩＣ内は、分子レベルで利用します。
　
　言葉の意味を知っていさえすると、全て理解できるという。基本問題でした。
　
参考になれば幸いです。

　ついでに、地球上、宇宙の物質は、原子で出来ており、原子はウランを含め、全て＋電気を持った原子核と、－電気を持った電子で出来た、電気の粒だと言う事を覚えておきましょう。
　原子の名前は、分かってみたら、電気的性質の違いにつけた、単なる区別のための名前だったわけです。
　だから、人体は電磁波の電気の力で、網膜の細胞が振動させられ、景色や新聞を見ることが出来るのです。紫外線その他の影響が電気の知識で、全て分かります。
　
　余計な事が多かったかも知れません。そうでしたらごめんなさい。

No.3 回答者： assamtea 回答日時： 2003/02/18 12:46

こんにちは。

（１）
まず、電気回路に用いられるものと電力系統において用いられる
絶縁トランスでは若干役割が違います。

電力で用いられる物は一言で言えば感電しないためです。

では、何で絶縁トランスを入れる場合と入れない場合があるかと
言うと、通常、漏電、感電の保護には接地を行いますが、負荷が
容量性のものであったりケーブルなどＣ分が多い場合、充電電流
が多く流れる場合があります。

こうした場合、接地工事を行うよりも絶縁トランスを入れて、充
電電流を保護した方が経済的な場合がありす。
こうした場合に絶縁トランスを入れます。

絶縁トランスと言っても巻き線比１：１のトランスですから別に
変わった物ではありません。
ただ、使い方によって、接地トランス、漏洩トランスなどなど違
う名前で呼ぶことはあります。他にも製造方法によって○○トラ
ンスと呼び分ける場合もあります。
（電磁誘導作用によって１次側と２次側を結合するという事には
　変わりありません）

（２）
絶縁トランスは１次側と２次側を絶縁する物なのでどちら側を
するという質問はおかしいと思いますが、一般的に２次側の影
響を１次側に伝えないために使用するものです。

この回答への補足

ありがとうございます。では昇圧、降圧に使用するものではなく2次側の影響をなくすために磁気回路を使用し絶縁を行うということでよろしいでしょうか？万が一2次側短絡した場合、絶縁トランスは無負荷状態となるということですよね。

電力では感電しないために使用するというのはどういうことですかね？
また漏電、感電の保護になぜ接地をするのでしょう、、。
接地をしていても漏電するし、感電もするのではないでしょうか？
これは私が接地について詳しく知らないからでしょうか、、。

あと充電電流を保護と記載してありますがどういうことですか？

補足日時：2003/02/18 20:21

No.2 回答者： taka113 回答日時： 2003/02/18 12:24

(1)

絶縁されていない場合アースとの電位の関係で↓こんなことが起きる可能性があります。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=159666


絶縁トランスでないものにはオートトランスと呼ばれる種類のものがあります。一次側の巻き線の中間から二次側用の出力端子を取り出し、０V端子を共通としたトランスです。巻き線が一次側と二次側で独立していなくて、コイルがひとつのように見えるので「単巻きトランス」とも呼ばれます。
使用国の違う家電製品の電圧変換機が安価に売られていますが、このトランスは構造が簡単なため、ほとんどがオートトランスです。トランスの二次側のHOT極で誤ってアースを取ったりすると一次、二次間がショートしてトランスが焼損したり、ブレーカーが落ちたりします。

(2)
「一次側を絶縁する」とか「二次側を絶縁する」という言い方は普通はしません。「一次、二次間を絶縁する」という言い方が正しいです。トランスの絶縁っていうのは回路が二つ存在して初めて成り立つものですから・・・

この回答への補足

1次側、2次側を磁気回路にて絶縁するということでしょうか？では回路構成は普通のトランスと全く変わらずその用途が絶縁であるため、絶縁トランスと呼ばれているのですか？

補足日時：2003/02/18 20:34

No.1 回答者： mmky 回答日時： 2003/02/18 10:30

参考程度に

(1)絶縁トランスはなぜ絶縁する必要があるのでしょうか？
回答：感電するからです。
最近のテレビ・ＶＴＲなどの民生機器は絶縁トランスを利用しています。
機器の接続をしますね。絶縁していないとしびれます。
　絶縁トランスではないトランスも存在するのでしょうか？
回答：あります。
(2)また絶縁は1次側、2次側のどちらをすればよいのでしょうか？
回答：2次側です。1次側は普通商用電源に接続されますね。

参考まで

この回答への補足

ありがとうございます。感電するからとはどうしてでしょうか？絶縁トランスの回路構成を教えてください。普通のトランスと何が違か違いがあるのでしょうか？

補足日時：2003/02/18 20:31