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内鉄型変圧器と外鉄型変圧器について、それぞれの特徴、利点、欠点、使い分け等ご存知の方いらっしゃいましたらどうぞご教授ください。

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A 回答 (1件)

昭和56年発行のある本によると外鉄型はEI型コアー、内鉄型はカットコアー型ただしこの型は外鉄型にも使用可能だがほとんど内鉄型で使用、あと自信は無いがトロイダルコアー型(鉄心がドーナツ状でその上に巻き線してある。

)完全に内鉄型だと思う。それぞれの特徴
 EI型 ごく一般的な型たぶん一番コストパフォーマンスがよいのでしょう、欠点としては電圧変動率、リケージフラックス多い、比較的大型になる。
 カットコアー型 鉄心性能により小型化OK、リケージフラックス巻き方により少なくできる、構造上長くなる、経験的には落下性能に弱いところがあった。もちろん使用者側の落ち度が大きいが、精密機器に向く。上記からトランスメーカの技能次第にで性能が発揮できる型
トロイダルコアー型 小型大容量、電圧変動率は一番少ない、欠点は特殊な巻き線機が必要=高価、高電圧に向かない、スイッチ投入時に大電流が流れる。使用者側に対策が必要
以上株式会社タムラ製作所の解説文を参考に
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Q変圧器の内鉄形、外鉄形について

添付図の単相外鉄形についてですが、これは鉄心は左上の手書き部分にあるように、「日」という字を90度回転させたような形をしていて、①の部分に巻線が巻かれているのでしょうか?

また、「内鉄形は構造上絶縁が容易」とありますが、どういう構造上の理由で絶縁が容易なのでしょうか?

教えてください。

Aベストアンサー

内鉄型は一次と二次の巻き線位置が違うので「絶縁が容易」となります。
つまり、「絶縁が容易」とは、一次と二次の巻き線間の絶縁の事です。

内鉄型とは巻き線が鉄心を覆ており、外鉄型とは、巻き線の外側に鉄心が見える、という外観的なものです。
図(a)内鉄型において、その片方だけに一次と二次の巻き線を巻き付けたら、どちらとも言えません。

Q変圧器の鉄心には電流は流れていますか?

お世話になります、変圧器の仕組みについて調べているのですが、

一次コイルに電流を流して磁束を発生させ、鉄心に流れた磁束が二次コイル側で電磁誘導により変圧された電気が流れるとの説明を見ましたが、鉄心には直接電流は流れないのでしょうか?

流れている場合、二次側に対してそのまま同じ電圧の電気が流れてしまうそうなイメージなのですが、実際はどうなのでしょうか?

鉄心について、いまいちよく理解していなくて申し訳ないのですが、ご回答お願い致します。

Aベストアンサー

基本的には,変圧器の鉄心には電流は流れない(流さないように作る)。わずかに流れてしまう渦電流のため損失がある。

基本的に鉄心中に電流は流れません。
変圧器の基本原理として,一次巻線は磁束を作り,二次巻線はその磁束を拾って電圧を発生させます。
変圧器の巻線には,絶縁物を塗った絶縁銅線(俗にエナメル線)を使います。鉄心には,原則として磁束だけが通り,電流は流れません。(というか,鉄心に電流が流れないように作ります)

実際,鉄心は鉄で作るため,渦電流が流れます。渦電流のために「鉄損」が出て性能が悪化するので,渦電流が流れない工夫をします。珪素を混ぜた珪素鋼板を使って鉄心の電気抵抗を増やす,鉄板を薄く積み重ねてその間を絶縁する,高周波用のトランスではフェライトなど電気的な絶縁物を使う,などの工夫です。

Q変圧器について教えてください

変圧器の設計について教えてください(初心者)
例えば 単相交流60Hz 100VA 入力100V 出力12Vのコア(形状EI型)容量(断面積)、コイルの線径、巻き数と100W負荷時のコア内の磁束密度 又 単相交流60Hzを検波(半波)した脈流の変圧の場合

Aベストアンサー

EI形コアは、小型化や高効率を必要としない小型変圧器では、現在でも便利に使用されているようです。中央の脚にコイルを挿入して外鉄形として使用します。

普通の正弦波交流入力の場合ですが、仕様が決定したら、最初に鉄心の材質とサイズを選定します。
このとき過去の実績データを参照して、変圧器出力から大きさを選定するのが一般です。
まったく資料が無ければ、適当にあるいは、どこかで同出力の完成品を参考にしては、いかがでしょう。(私も現在資料がありません)

これで磁路の断面とコイルが入る窓面積が決定します。
次に磁束密度を与えます。コア材質によるので鉄心の交流励磁曲線を参照します。特別な仕様が無ければ冷間圧延のハイライトとします。
ハイライトの飽和磁束密度は、18kガウスですから、使用目的により8kから15kくらいに決めます。鉄損や励磁電流に関係します。

次にコイルの巻き数を計算します。
この磁束密度とコア断面積、電圧、周波数から誘起起電力の式を使って巻数が求められます。

線径ですが、電流密度から決まります。電流密度は、データから決めるのですが、100VAでしたら当初2.5A/mm^2 前後で良いと思います。

線断面と巻数から所要断面が計算できます。これがコアの窓に入るわけです。
ボビン(巻き枠)の厚み、絶縁紙の厚み、線の絶縁皮膜、その他の隙間を考慮すると入るのは、25から35パーセントくらいかもしれません。巻き線のテクニックで変わります。
これが入らないときは、コアの積み圧を増やして断面を増し巻き数を減らします。

絶縁の強さですが、普通の商用電源100Vに使うとして、最低AC2000V1分間くらいの強さが必要です。1次コイル-2次コイル間、コイルと鉄心間です。ボビンの厚みが必要です。ボビン上の巻き線は、鉄心と近すぎないように端は空けます。

次は、温度上昇を計算します。
コアのデータシートが必要ですが、磁束密度と体積からコアの熱になる損失が求められます。
巻き線の断面積と長さ(平均長と巻き数)から求めた抵抗と電流から損失が計算できます。抵抗は、表皮効果を考慮して15パーセントくらい直流抵抗より多めに見ます。
損失は熱になりますから、この発生熱量と変圧器の表面積からの放熱がバランスしたところで温度上昇が安定します。
この温度上昇が、A種絶縁として50℃以下に収まる必要が有ります。
これがオーバーするときは、線径を太くするか鉄芯を増やすかして再計算です。余裕があり過ぎるときも逆に再計算します。
効率や変動率は省略しましたが、必要なら、上記同様に鉄心や巻き線の数値から求めます。

今回は、実績データがありませんので試作品として各種特性や温度上昇を実測した方が良いでしょう。

さて入力が半波整流の電圧の場合は、波形に振幅/Πの大きさの直流分を含みますから、その分は、巻き線の抵抗のみで決まる大電流が流れ鉄心が飽和して変圧器として使用できないと思われます。
また2次側は、同じ波形にならないと思われます。

EI形コアは、小型化や高効率を必要としない小型変圧器では、現在でも便利に使用されているようです。中央の脚にコイルを挿入して外鉄形として使用します。

普通の正弦波交流入力の場合ですが、仕様が決定したら、最初に鉄心の材質とサイズを選定します。
このとき過去の実績データを参照して、変圧器出力から大きさを選定するのが一般です。
まったく資料が無ければ、適当にあるいは、どこかで同出力の完成品を参考にしては、いかがでしょう。(私も現在資料がありません)

これで磁路の断面とコイルが...続きを読む

Q変圧器について

お世話になります。
変圧器の構造の分類としては、内鉄形と外鉄形に分類できるようですが、
このうち外鉄形については、巻線が内部にあって、鉄心がこれを取り囲んだものになっており、構造を見る限りドーナツ上の巻線が左右の鉄心を貫通しているようになっています。

一般的には、内鉄形で1つの鉄心を2つの巻線が抱えており、一次巻線(入口)、二次巻線(出口)ということで、電磁誘導により変圧されるというのはわかるのですが、外鉄形の場合巻線が1つになりますが、どのようにして変圧されることになるのかイメージできません。

外鉄形の変圧に原理について教えていただけませんでしょうか。

Aベストアンサー

一次巻線と二次巻線のどちらを先に捲いても原理上は同じです。おそらく個々の変圧器の設計時に、電気特性や経済性を総合的に判断して決めるのだと思います。


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