トランスの昇圧について

電気初心者のものです。
現在、プッシュプル出力トランスを購入し、昇圧を確認する実験を行いました。
トランスのスペックは1次巻線抵抗180Ω、1次インダクタンス100Hです。

1次側を16Ω、2側に5000Ωと記載された端子に接続し、2次側に56000Ωの抵抗を接続し、１Vの電圧を印加しました。
1次側と2次側の電圧を測定すると、1次側：1V、2次側：17.3Vと、17.3倍程昇圧されておりました。
√5000/16=17.67と見積もっていましたので、予想に近い昇圧ができておりました。

しかし、2次側に100Ωの抵抗を接続し、１Vの電圧を印加すると、
1次側：1V、2次側：2.5Vと、2.5倍昇圧し、17.7倍の昇圧に至りませんでした。

なぜ、昇圧されなかったのか考えているのですが、全くわからない状態です。
初心者にわかりやすく教えていただけると、嬉しいです。

質問者からの補足コメント

• ご回答ありがとうございます。
  1次換算の等価回路とは添付した図のものでしょうか？
  これを見ると1次と2次の巻線抵抗と洩れリアクタンスは全て直列に接続されています。
  その分電圧降下が起きているということでしょうか？
  コイルインピーダンスとは図にあるR1とX1の合成インピーダンスで解釈して良いでしょうか？

  
  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2019/02/08 07:37

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2019/02/07 18:38

プッシュプル出力と言うのは、一般的に言えばアンプの回路形態を言い、

トランスの巻き線構成を言うものではありません。

> 1次側を16Ω、2側に5000Ωと記載された端子に接続し、
ここで言う抵抗値の意味が不明です。

>　…、17.7倍の昇圧に至りませんでした。
各々の巻き数比や巻き線抵抗により等価回路を確認して、
負荷による電流や電圧降下の影響を解析してください。

「初心者にわかりやすく」と言うのは無理な話です。
電気回路の知識がないと、説明も無駄です。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

>> 1次側を16Ω、2側に5000Ωと記載された端子に接続し、
>ここで言う抵抗値の意味が不明です。

16Ω以外にも8Ω、4Ωの端子がありましたので、このトランスを表すスペックなのかもしれません。

>>　…、17.7倍の昇圧に至りませんでした。
各々の巻き数比や巻き線抵抗により等価回路を確認して、
>負荷による電流や電圧降下の影響を解析してください。

変圧器の等価回路について調べてみたいと思います。

お礼日時：2019/02/08 07:20

No.2 回答者： ken_den 回答日時： 2019/02/07 18:42

どういう風に答えましょうか。

俗にいうインピーダンス不整合ですかね。
スペック5000/16に二次側100Ωですから。
一次側のコイルインピーダンスでの電圧降下が多すぎることになってしまいました。
結果、二次電圧の低下になったのです。
物理の質問なので一次側に変換した等価回路で考えてみては？

No.3 回答者： m-jiro 回答日時： 2019/02/07 21:19

巻線比によってほぼ17倍に昇圧されても巻線抵抗によって減衰しているのです。

二次側の巻線抵抗値が180Ωなので　100Ω÷(180Ω＋100Ω)＝1/2.8＝0.357　倍に減衰します。
一次側の巻線でもほぼ同程度に減衰するので　17.67倍×0.357^2＝2.25倍　とほぼ実測値に一致します。

このトランスは本来は5000Ω側が一次側ですね。逆向きに使って測定しましたね。
ならば巻線比は貴殿の計算どおり 17.67:1 のはずです。ですが実際のトランスでは巻線の抵抗による損失を補償するために二次側の巻数を少し増してあります。トランスの電力容量や用途で違いますが一般に1～5%余分に巻いてあります。業者さんは「巻き上げ」なんて言っています。いくら巻き上げるかはメーカーのノウハウです。そして一次、二次を逆に使うと「巻き下げ」になることはわかりますね。
貴殿の実測値では二次電圧は17.3倍になりました(この時に接続した抵抗56000Ωは巻線抵抗180Ωに対して桁違いに大きいので巻線での損失は無視して良いです)。理論値では17.67倍なのでその違いは
　17.3÷17.67＝0.979　つまり約2%の巻き下げになっていることがわかります。一次二次を正しく使うと約2%の巻き上げになります。電力容量100Wぐらいの、やや大きめなトランスと思います。標準的な巻き方だと思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

>二次側の巻線抵抗値が180Ωなので　>100Ω÷(180Ω＋100Ω)＝1/2.8＝0.357　倍に減衰します。
>一次側の巻線でもほぼ同程度に減衰するので　>17.67倍×0.357^2＝2.25倍　とほぼ実測値に一致します。

変圧器の等価回路で考えると、1次側の巻線抵抗と2次側の巻線抵抗は180Ωで、2次側は0.357倍に分圧する所まで理解しました。
さらに1次側も同様に減衰するとのことで、参考に他の抵抗値のものでも検証してみたいと思います。

>電力容量100Wぐらいの、やや大きめなトランスと思います。

今回用いた物は25W容量のもので、ラインナップに100W程のものありましたので、その通りと思われます。

お礼日時：2019/02/08 08:59

No.4 回答者： kawagoe_L 回答日時： 2019/02/08 08:05

■計測方法の基本が出来ていませんね。

まず信号源の発振器? ですが出力電圧インピは通常の600Ωでは無く50Ωの物が必要です。
で、無いと、出力電圧波形は歪ます。

■正しい計測の図と、これ以外の条件での「トランスの性能」は保証されていませんので…
トランスから見た信号源のインピを16Ωする必要があります。
(内部インピ50Ωの信号源と、24Ωの負荷抵抗との並列で、16Ωの入力インピです)

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
分かりやすく図を記載していただき、感謝しております。
このトランスは抵抗を並列に接続し、16Ωに調整した上で計測することが正解なのでしょうか？
まだ、理解に至ってないですが、参考にさせていただきます。

お礼日時：2019/02/08 19:17

No.5 ベストアンサー 回答者： angkor_h 回答日時： 2019/02/08 14:56

No.1です。

> 16Ω以外にも8Ω、4Ωの端子がありましたので、
これから見れば、この抵抗値はスピーカー負荷の公称インピーダンスでしょう。
つまり、1次側は5kΩの駆動回路とし、二次側は16/8/4Ωスピーカー負荷と言う。

> しかし、2次側に100Ωの抵抗を接続し、
定格5kΩに対する100Ωは、定格を大きく逸脱しています。
たぶん、巻き線抵抗が大きいのでしょう。
定格範囲内で計測すべきです。

なお、元のご質問で、
> 1次巻線抵抗180Ω
> 1次側を16Ω、…と記載された端子に
16Ω負荷を接続すべき巻き線抵抗が180Ωとは、あり得ないことですが。

この回答へのお礼

さらに追加でご回答ありがとうございます。
今回使用したトランスはオーディオ店で購入したものです。
1次5000Ω、2次16Ωで使用されるものなんですね。
ということは1次5000Ω側の巻線抵抗のスペックと考えると、納得できます。

今回知らなかった知識を色々教えていただけて、非常に参考になりました。皆様誠にありがとうございました。
今回は最初にご回答いただいたAngkor_hさんをベストアンサーにしたいと思います。

お礼日時：2019/02/08 19:22