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電気関係の部署に配属になったのですが、ふと疑問に思ったことがありまして質問させていただきます。

単相変圧器で、1次側に電圧をかけると励磁電流(トランス定格容量の1%程度)が発生し、2次側に電圧が誘起されるということを勉強しました。
しかし、そもそも2次側を開放しているということは1次側にコイルが負荷としてぶら下がっているだけのように思え、だとすると、1次側に電圧をかければI=V/R
  R=JωL  で、2次側無負荷でも1次側に相当大きな電流が流れる気がしてきました。実際流れないのはわかるのですが・・・
Lが大きくてほとんど流れないということなんでしょうか? バカですみません。わかる方教えて頂きたいと思います。よろしくお願いします。

A 回答 (3件)

記号に関して


Rは抵抗を表すときに使い、
リアクタンス(ωL)を表す場合にはXを
インピーダンス(r+jωL)を表す場合にはZを
使うことが多いかと。

二次側開放の変圧器
二次側巻線が開放→二次側巻線の電流が0→二次側巻線が無いのと等価→一次巻線だけのコイルを電源に繋いだときと同じ
というので良いかと。

励磁電流
励磁電流は、その名のとおり鉄心に磁束を誘起する電流成分ですね。
二次開放の時の一次に流れる電流は、一次側の自己インダクタンス(L1)と電源の電圧、周波数で決まります。

二次巻線の自己インダクタンスL2
通常の変圧器だと、ニ次と一次巻線の巻数比(ほぼ電圧比に相当)をαとすると
概略 L2=α^2L1 になります。巻数比の大小でL2の大小はかわります。
(1:1の変圧器だと、L1とL2はほぼ同じ)


(自己インダクタンスと相互インダクタンスつかって表す方法以外に、洩れインダクタンスと相互インダクタンス使って表す方法もありますが、表記がちょっと面倒になるので、割愛)
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一次側の自己インダクタンスL1が非常に大きいので、二次側を開放したときの電流(励磁電流)が小さくなります。



なお、一次側や二次側のインダクタンスを自己インダクタンス+相互インダクタンスで扱っている場合には
二次側開放のときの一次側電流には二次の自己インダクタンスL2の項は入ってきません。(二次巻線の線間容量で流れる微小な電流まで考慮するとか言う場合は別として)
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> Lが大きくてほとんど流れないということなんでしょうか?



その通りです。厳密には,二次開放時の一次側インダクタンスは,一次側のLに二次側のLと結合係数Mの乗数が加わった等価インダクタンスです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。よくわかりました。

とすると、励磁電流とは、等価インダクタンス(抵抗)によって、流れる電流ということでしょうか?

それと、2次側のコイルのLは小さいのでしょうか?

なんども聞いてすみません。どうかよろしくお願いします。

お礼日時:2006/07/30 11:18

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Aベストアンサー

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#1お礼欄に関して、

通常の屋内配線では、
常時電線に対地100または200Vがかかっていることによる危険性
トラブルがおきたときに電線が対地6600Vになる危険性
どちらを避けますか?(どちらの方が対策が楽ですか?)という話になるかと思います。

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Qトランスの2次側負荷をもとに1次側の電流計算

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  のとき

2)スコットトランス15KVA
  一次側3相3線200V 2次側単相2線100V×2系統
  において、2次側負荷が、それぞれ単相100V50Aで
  バランスが取れている場合

すみません。どなたか宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

損失を無視すれば

1次側電力=2次側電力です

1次側200V 2次側100V ならば 1次側の電流は 2次側の半分です

スコットトランスであろうが、三相・単相であろうが同じです

Qトランスの2次側短絡電流の求め方がわかりません。 ご指導お願い致します

トランスの2次側短絡電流の求め方がわかりません。 ご指導お願い致します。

求めたいのは 

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3φ3W 200 500KVAのトランス。

です。わからなくてかなり困ってます><


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そこで 低減率が0.5となるのですが ケーブルの許容電流も0.5倍と考えていいのでしょうか?

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ょうか?  例えば、ケーブルの許容電流が 80Aだとします。 ケーブルラックで2段重ね

にする為 低減率が0.5とします。 実際のケーブルの許容電流は 40A。

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ご指導願います。

Aベストアンサー

>トランスの2次側短絡電流の求め方がわかりません。
高圧側・トランスのパーセントインピーダンスが分からないと計算できません。
トランスが納入済であれば名板に書いてあります。納入前ならメーカーに一般値を聞いてください。実際作ってみないと分かりませんが
高圧側のパーセントインピーダンスは、高圧受電であれば電力会社の計算値があります。特高受電であれば、新設時に計算しているはずなので、見つけてください。
概算で計算するには、基本的に高圧短絡電流は12,5kAを超えないように設計するのでで7%(10MBASE)です。まれに20kAもありますが
変圧器150kVAは2%、500kVAは3%程度で計算すれば超えることがないと思います。
まず7%を150kVAにベース変換7X150/10000=0.105%
変圧器2次パーセントインピーダンス2+0.105=2.105%
変圧器の定格電流をパーセントインピーダンス(実数)で割る
150/0.2/0.02105=36kA
3相は頑張ってください。
>ケーブルラックに 2段積みにケーブルを乗せようとしています。
あまり推奨できません、回避したほうがよいと思います。
電灯回路であれば電線の許容電流以下でなければならないので、40A以下のCBとなります。
動力回路は始動電流絡みで緩和規定がありますが、基本的に40Aとなってしまうと思います。
低減率はすべての電線に電流が流れた場合です。(参考までに)

>トランスの2次側短絡電流の求め方がわかりません。
高圧側・トランスのパーセントインピーダンスが分からないと計算できません。
トランスが納入済であれば名板に書いてあります。納入前ならメーカーに一般値を聞いてください。実際作ってみないと分かりませんが
高圧側のパーセントインピーダンスは、高圧受電であれば電力会社の計算値があります。特高受電であれば、新設時に計算しているはずなので、見つけてください。
概算で計算するには、基本的に高圧短絡電流は12,5kAを超えないように設計するので...続きを読む

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ブレーカーの定格遮断容量について

カテゴリが違っていたら、申し訳ありません。
ブレーカーの仕様に定格電流と定格遮断容量とありますが、違いや意味を教えてください。定格電流は、その電流値を超えた場合にトリップするものだとは認識しているのですが。遮断容量は大きいほうがいいのでしょうか?詳しい説明をお願いします。

Aベストアンサー

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に225Aの電流を流したとしても遮断器はOFF動作しません。
しかし、アメリカ製の250AF/225AT(フレームという概念についての説明は、割愛します)の遮断器に225Aの電流を流すと遮断器はOFF動作を起こします。
これは、規格の考え方の違いでどちらが正しいとかという問題ではありません。しかし、一つの電気設備で、複数の規格を採用しなければならない場合などは、保護協調上注意を要する点であります。
この定格電流値以下で遮断器を利用している限り、遮断器の開閉操作を行ったとしてもメーカーが保証する回数まで(一般に数千回~数十万回)は、操作が可能である値という意味もあります。

一方、遮断容量は、その遮断器が、流れている電流を遮断できる最大の容量を表していると思います。
一般的に電気的な容量とは、電圧×電流×時間で表されます。これは、エネルギーの容量を表し、遮断容量の場合も同じです。よって、容量であるにも関わらず電流値であると捉えらえることは間違いだと思います。
しかし、現実には、遮断容量が、電流値で表されていることが多いのも事実です。
その理由は、日本の(多分全世界でそうだと思いますが?)電源事情が、定電圧送電方式となっているからです。即ち、電圧の項は、定数として扱えるため、変数となる電流値で表せば事実上問題がないのと、実用上合理的となるからだと思います。
実際の遮断器に書かれている、遮断容量の記載を見ると判るのですが、使う電圧によって遮断できる電流値が変わります。これは、遮断容量が変わるのではなく、遮断容量は同じであるため、遮断できる電流値が変わることを意味しています。
同じ型の遮断器を異なる電圧で使用する場合など勘違いし易いので、注意が必要です。また、動作時間が変更できる機能がある場合も遮断できる電流値は変わってきますので注意のほど。
電流を遮断すると言うことは、アーク電流によるエネルギー放出(一般的に、熱、音、光の形で放出される)を、遮断器構部分で絶えうる必要があります。
定格以上の容量を遮断しようとすると熱により接点が溶着したり、溶断してしまうことがあるようです。

最後に、遮断容量の大きいものの方が良いのかどうかと言う点については、必要な遮断容量が確保されていらば、最小値でかまわないと思います。
皆さんもご指摘している通り、遮断容量が大きくなると、値段、寸法、納期(受注生産品になったり)が大きく(高く、長く)なります。
必要な容量とは、その回路に流れる最大の電流値(容量を電流値で表した場合)で決まります。一般的に、最大電流値となるのは、短絡時となります。
ただし、エネルギーの供給源は、電源だけとは、限りません。例えば、三相誘導電動機が接続されていると電動機の運動エネルギーがエネルギー供給源となり数サイクルの間電源となりますので注意が必要です。
さらに、定格電流を超える電流値を、遮断した場合は、メーカーの保証動作回数までの動作が保証されるわけではありません。
短絡電流の遮断については、動作特性をよく調べて使用してください。経済性を無視すれば、一度短絡電流を遮断した遮断器は、交換すべきだという人もいます。

以上、だらだらと述べましたが、少しでも参考になればと思います。

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に...続きを読む

Qトランス2次側接地と漏電遮断器の関係

まず回路の説明を致します。

3φ3W AC200V回路のUV相にダウントランス1(複巻)(200V/100V)、VW相にダウントランス2(複巻)(200V/120V)の2つのトランスを接続し、各々漏電遮断器を挟んだあと単相負荷(接地済)をぶら下げています。またトランス2次側は片相(0V相)をそれぞれ接地しています。(ホーロー抵抗付)
こういった回路で、トランス2次側を接地するのは漏電遮断器を働かす為当然だろうと思っていたのですが、ある人から接地なんかしたらアースがまわって漏電遮断器が無意味に落ちるからそんなことは非常識だと言われました。それぞれのトランスの1次側の相が違うこと、2次側の電圧が違うことを原因として説明されたんですが納得できず、じゃあトランスの2次側の片相を接地しなくても漏電遮断器は働くの?という疑問だけが残ってしまいました。
言葉だけでの説明ですので状況が分かりづらいかもしれませんが、単相トランス2次側の接地の有無とその理由について、どうかご助言いただけませんでしょうか?
宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

こんにちわぁ
まず私の考えた結論から言わせて頂きますと、以下の通り
(1)Trに字接地の必要はある
(2)Tr二次接地に制限抵抗は必要ない
(3)ELBの不必要動作については、恐らく・・・
 1.キュービクルでD種接地極がひとつしかなく全ての回路が共有している場合、当該回路以外の電路状態によってリークした電流による接地相の電圧上昇の為。
 2.D種接地線に迷走電流?等が流入するなどの為

次にそれぞれの理由ですが、
(1)・・・ELBの動作を確実にする為
(2)・・・
(2-1)他の方々が仰る通り制限抵抗がある場合の地絡電流は、
   回路電圧/(制限抵抗+接地抵抗+地絡抵抗)
であることから500Ωの制限抵抗を入れた場合かなりの感度低下が予想される。
(2-2)D種接地抵抗規格値に準拠しようとした場合、規格値は100Ω又は、0.5s遮断で500Ω以下です。私の解釈では接地抵抗地というのは接地相と対地間の抵抗と考えていますので、それから言うと厳しいかもです。
(2-3)混触防止にならない(技術基準上は問題ありませんが、一応・・・)
(3)・・・理由は、前述したとおり
     ちなみに、一般的な対策としてはELB専用の接地極をつくり接続する。

次に地絡線保護についてですが、基本的には地絡線も含めてELBで保護していると考えればOKかと。
低圧側の短絡電流を計算したことがありませんし、該当設備の電源側%Zがわかりませんので完全地絡時の電流はなんともいえませんが、何れにせよELBが即時遮断するので接地線が溶断するような熱量は発生しないかと・・・(^^;

あっちなみに、制限抵抗を設けるとして、その位置は本件の降圧変圧器のみですよね?
例えばそのキュービクルにD種接地が1つしかない時に下図で言いますと、
■当該変圧器の接地相はX点に接続
■当該変圧器の負荷側接地線はY点に接続
■その他変圧器回路の負荷側接地線もB点に接続

 -X--制限抵抗-Y--D種接地極----対地

こうですよね?
そうではなかった場合、例えばその他変圧器回路の負荷側接地線がX点なんかに接続したりなんかすると技術基準上及び感電防止の観点からまずいかもです・・・

以上ですー不明な点があれば再質下さいm(_ _)m

こんにちわぁ
まず私の考えた結論から言わせて頂きますと、以下の通り
(1)Trに字接地の必要はある
(2)Tr二次接地に制限抵抗は必要ない
(3)ELBの不必要動作については、恐らく・・・
 1.キュービクルでD種接地極がひとつしかなく全ての回路が共有している場合、当該回路以外の電路状態によってリークした電流による接地相の電圧上昇の為。
 2.D種接地線に迷走電流?等が流入するなどの為

次にそれぞれの理由ですが、
(1)・・・ELBの動作を確実にする為
(2)・・・
(2-1)他...続きを読む

Q変圧器の電流位相について

変圧器に関しての質問です。
変圧器の1次電圧と2次電圧、1次側電流と2次側電流は同位相になるのでしょうか?

逆起電力なので90度ずれた波形がでると考えているのですが,詳しく知りたいので説明もいただけると助かります。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

以下では電流は変圧器に流れ込む向きを正にとります。

電圧
簡単のため、磁束の漏れがないとします。
一次電圧 e1=n1*dφ/dt
二次電圧 e2=n2*dφ/dt
(ただし、φ:磁束、n1,n2:一次と二次の巻き数)
で、同位相になります。

電流
磁束φを生成する励磁電流(電圧より90度位相の送れた電流)分が流れるため、一次と二次電流では位相の差が出ます。(例外として、無効電力だけ伝送しているばあいには、位相の差は出ませんが)

励磁電流を除けば(励磁電流が無視できるほど小さければ)、一次電流と二次電流は逆位相になります。(一次電流による起磁力と二次電流による起磁力が相殺するよう(n1*i1+n2*i2=0)に電流が流れるため)
(電力回路などで使われる電流の向きの取り方(一次電流は流れ込む向きを正、二次電流は流れ出る向きを正)にすると、一次と二次の電流は同位相になります)


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