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実習のレポートで困っています。
単相変圧器の特性試験で極性試験はどのような場合に必要か教えてください。

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A 回答 (1件)

例えば、変圧器を2台を並列にして使う場合には、電圧、インピーダンス、極性、巻線方式などがすべて分からないと接続が出来ません。

従って変圧器の銘板には必ず極性が記されています。そのために特性試験項目に入っています。
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Q銅損試験と鉄損試験

変圧器で、無負荷試験を銅損試験、短絡試験を鉄損試験とも言うのは何故なんでしょうか?いくら調べてもわかりません。もしよろしければ教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

まず、質問内容が間違ってますよ。

<無負荷試験>
2次側を解放(無負荷)なら、理論上は1次側の消費電力もゼロです。しかし、鉄心に電流が流れて(渦電流という)電力を消費します。無負荷でも鉄心で損失する。→無負荷=鉄損

<短絡(全負荷)試験>
2次側を短絡すると理論上1次側も短絡状態になるはずです。しかし、銅線には抵抗分があり短絡にならず、これによって損失が発生します。短絡なら変圧器では損失=熱が発生しません。短絡しても銅線で損失する。→短絡=銅損

こんなもんでわかってもらえたでしょうか?

Q変圧器の無負荷試験について

無負荷試験で、鉄損が供給電圧の2乗に比例するのはなぜなんでしょうか?? 式とかわかれば教えてください。

Aベストアンサー

鉄損は渦電流損とヒステリシス損からなり、それぞれについて考える必要があります。

渦電流損
各部の渦電流(密度)i,抵抗率rとすると
渦電流損は∫i^2r dvとなります。
渦電流iは誘導電圧(印加電圧に比例)しますので、結局印加電圧の2乗に比例した損失になります。

ヒステリシス損
こちらは、鉄心材料によって状況が変わりますし、鉄心材の非線形性による損失なので、渦電流ほど単純ではなかったかと。
変圧器の鉄心に使われる珪素鋼板だと、概ね
Bm^kに比例(Bm:最大磁束密度、k:係数で1.6から1.8程度だったかな?)だったかと。
Bmが印加電圧に比例するので、ヒステリシス損は印加電圧のk乗に比例します。

全体の鉄損は両損失の和になりますので、概ね電圧の二乗に比例することになります。(渦電流損の割合が多いほど2乗に近づきます)

Qトランスの短絡試験

トランスの短絡試験では定格運転時の負荷損(銅損)を電力計で測るようですが、
色々なところで紹介されている測定法では、鉄損が混入するように見えてなりません。
これは無視するということなのでしょうか?

今迄見た説明は全部、短絡試験で銅損が分かる、という結果だけが説明されていました。
ひとこと、鉄損は無視できるくらい小さい、みたいなことが書いてあればすっきりするのですが、
それも見ませんでした。

実際のところどうなのでしょう?
この測定法で鉄損が混入していない値が得られるのでしょうか?
それとも無視できるほど小さな値だから無視するということなのでしょうか?

Aベストアンサー

トランスの無負荷試験では、一次側が【定格電圧】、二次側が解放時の無負荷損失を求めています。
短絡試験では、二次側を短絡し、一次側に定格電流を流し、その時の電圧と電流から負荷損を求めています。
この時の【一次側の電圧は、定格電圧に比べてとても低い】ため、無負荷損は無視できるのです。
たとえば、単相6.6kV、100kVAのトランスの短絡試験時(定格電流を流したとき)の一次側電圧は約100V程度です。
電圧が一定の場合は、無負荷、全負荷に関わらず無負荷損もほぼ一定ですが、電圧が変わると大きく変化します。

Q変圧器について

変圧器を短絡試験(二次側を短絡して一次側に定格電流を印加)で動作させると供給電圧が定格電圧に比べて非常に小さい値になるのはなぜですか?

Aベストアンサー

ご質問の健は、No.3さんが仰る通り、%インピーダンスですね。
%インピーダンスは、%Zと言ったり%Vと表記したりインピーダンス電圧と言ったり・・・と様々に年代に分かれて表記されます。現在は、百分率短絡インピーダンスですかね?
さて、本題ですが本質問は、課題?レポート?の可能性があるとの事なので、あまり詳しくは書きません。多少意地悪く見えるかもしれませんが、ご了承ください。

・単純に考えまして、100Vの回路に5Ωの抵抗を接続した場合と5KΩの抵抗を接続した場合、どちらも抵抗両端電圧は100V・・・のように思えますが、実際はそうではありません。理由は、電源側にも必ずインピーダンス(以下Z)がありますので、電流値が変わればそのZの両端電圧も変化しますので、当然抵抗両端電圧も変化します。
ここで、考えることは、短絡試験において電流が流れるのはどこのZを通っているのか?
また、その時の一次で見た有効電力(無負荷損失は除く)は何を表しているのか?
さらに、短絡試験においての一次電圧を二次換算にした電圧は、定格負荷電流時の電圧○下である。

以上ですが、やはりわかりづらいですよね?
もし、私の勘違いで純粋にご質問されていましたら申し訳ありません。
再質問頂ければ、ご回答いたします。

ご質問の健は、No.3さんが仰る通り、%インピーダンスですね。
%インピーダンスは、%Zと言ったり%Vと表記したりインピーダンス電圧と言ったり・・・と様々に年代に分かれて表記されます。現在は、百分率短絡インピーダンスですかね?
さて、本題ですが本質問は、課題?レポート?の可能性があるとの事なので、あまり詳しくは書きません。多少意地悪く見えるかもしれませんが、ご了承ください。

・単純に考えまして、100Vの回路に5Ωの抵抗を接続した場合と5KΩの抵抗を接続した場合、どちらも...続きを読む

Q変圧器の効率についての実験

変圧器について実験を行いました。
この中で、短絡試験と実負荷試験の両方から効率ηを求めたのですが、これらの値がずれる理由がわかりません。

効率ηは以下の式を使って求めました。
短絡試験:
η=VI/(VI+鉄損+75℃インピーダンスワット) *100[%]
実負荷試験:
η=電力比*100[%]

Aベストアンサー

短絡試験と無負荷試験から算出した銅損,鉄損を用いて算出する「規約効率」と,
「実測効率」とは,厳密には合いません。
しかし,当らずとも遠からず,なので規格で使われています。

ずれる理由として考えられるのは,
・漂遊負荷損があり,負荷電流の2乗に比例する損失が増える。
・巻線温度が75℃とは限らず,75℃換算の巻線抵抗は大きすぎる。
 (学校等の実験では75℃まで上がっていない可能性大)
・等価回路の立て方によるが,鉄損が決まる電圧を一次側,二次側,その中間のどこにとるか。
   (厳格には,励磁コンダクタンスは1本では表現できないのかも)

Q三相交流のV結線がわかりません

V結線について勉強しているのですが、なぜ三相交流を供給できるのか理解できません。位相が2π/3ずれた2つの交流電源から流れる電流をベクトルを用いて計算してもアンバランスな結果になりました。何か大事な前提を見落としているような気がします。

一般にV結線と言うときには、発電所など大元の電源から三相交流が供給されていることが前提になっているのでしょうか?

それとも、インバータやコンバータ等を駆使して位相が3π/2ずれた交流電源2つを用意したら、三相交流を供給可能なのでしょうか?

Aベストアンサー

#1です。
>V結線になると電源が1つなくなりベクトルが1本消えるということですよね?
●変圧器のベクトルとしてはそのとおりです。

>なぜ2つの電源の和を「マイナス」にして考えることができるのかが疑問なのです。
●もっと分かりやすいモデルで考えてみましょう。
乾電池が2個あってこれを直列に接続する場合ですが、1個目の乾電池の電圧をベクトル表示し、これに2個目の乾電池の電圧をベクトル表示して、直列合計は2つのベクトルを加算したものとなりますが、この場合は位相角は同相なのでベクトルの長さは2倍となります。

同様に三相V結線の場合は、A-B,B-Cの線間に変圧器があるとすれば、A-C間はA-B,B-Cのベクトル和となりますが、C-A間はその逆なのでA-C間のマイナスとなります。

つまり、どちらから見るかによって、マイナスにしたりプラスにしたりとなるだけのことです。

端的に言えば、1万円の借金はマイナス1万円を貸したというのと同じようなものです。

Q平滑回路の特徴について

(1)平滑回路には、コンデンサインプット形とチョークコイルインプット形がありますが、
コンデンサインプット形は、高電圧が得られるが、電圧変動が大きい
チョークコイルインプット形は、電圧変動が小さいが、高電圧が得られない
とあるのですが、この理由と言うか、回路を見てもなぜそうなるのかがわかりません。両者の特徴についてその原理を教えていただけないでしょうか。

(2)また、平滑回路にさらに直流にするためろ波回路なるものをつけるとあるのですが、どういうものなのでしょうか。

(3)また、このチョークコイルとはどういったコイルなのでしょうか?構造など一般的にいう鉄心に巻きつけたようなコイルとは違うのでしょうか。

Aベストアンサー

1.コンデンサ入力型では直流電圧が(理想的には)整流器出力のピーク値(交流電圧のピーク値)になります。それに対してチョーク入力では(理想的には)平均値になります。(チョークコイルが電圧の脈動分を吸収するため)
結果、コンデンサインプットの方が電圧が高くなります。(単相全波整流で1.5倍くらい)
また、コンデンサ入力では、交流一周期のうち、ダイオードが導通している時間は短くて、大半の期間はコンデンサから負荷電流を供給しています。このため負荷電流が増えるとコンデンサ端子電圧の低下が大きくなって、リプル電圧が増えると同時に平気電圧が下がります。
これにたいしてチョーク入力では、ダイオードが連続して導通していて、電圧低下が抑えられます。(ただし、チョークコイルが有効に働いてダイオードを連続して導通させるためには、コイルに常に電流が流れるよう一定以上の負荷電流を流す必要があります。軽負荷から無負荷の部分では急速に電圧が変化します。)

2.電圧の脈動分を除去する回路です。通常は直流電圧を安定化する回路が同時にフィルタ(ろ波)の機能も持っています。(ちなみに、チョークコイルや平滑コンデンサもろ波回路(の一種あるいは一部)です。

3.直流電流を流せるように作られているコイルです。普通に鉄心にコイルを巻いただけだと、直流電流で鉄心が磁気飽和してコイルとして作用しなくなります。これを防ぐために直流用のコイルでは鉄心の途中にギャップをつけて磁束密度が上がり過ぎないようにしています。

1.コンデンサ入力型では直流電圧が(理想的には)整流器出力のピーク値(交流電圧のピーク値)になります。それに対してチョーク入力では(理想的には)平均値になります。(チョークコイルが電圧の脈動分を吸収するため)
結果、コンデンサインプットの方が電圧が高くなります。(単相全波整流で1.5倍くらい)
また、コンデンサ入力では、交流一周期のうち、ダイオードが導通している時間は短くて、大半の期間はコンデンサから負荷電流を供給しています。このため負荷電流が増えるとコンデンサ端子電圧の低下が...続きを読む

Q同期発電機において、力率が小さいほうが(たとえば100%よりも80%)

同期発電機において、力率が小さいほうが(たとえば100%よりも80%)、電圧変動率が大きい理由を詳しく教えてくれませんか?

Aベストアンサー

同期発電機は等価的に内部の起電力と直列のインピーダンスで表すことが出来て、このインピーダンスがほぼリアクタンスになっています。
ここで、力率1の負荷をつなぐと、負荷電流による電圧降下(インピーダンス*電流)は発電機の内部電圧と90度の位相差になります。
で、ベクトル図を描いてみるとわかりますが、90度の位相差の電圧降下は端子電圧の大きさにはあまり影響しません。(電圧の位相には影響しますが。)
次に、無効電力成分(内部電圧に対して90度の位相差がある電流)だと、電圧降下は内部電圧と同位相になって、電圧の大きさに大きく影響します。
ということで、無効電流が端子電圧の大きさに大きく影響し、力率の低い負荷のほうが電圧変動率が大きくなります。

QΔ-Y結線にて位相が30°進むのはなぜ?

Δ-Y結線にて、1次電圧に対して、2次電圧の位相が30°進むのはなぜでしょうか?

Y結線は、線間電圧が相電圧に対して、30°進むのですよね?
それだと、Δ-Y結線では、Y結線の相電圧は、Δの線間電圧に対し、30°遅れると
思うのですが、違うのでしょうか?

Aベストアンサー

Δ接続の相電圧(=線間電圧)とY接続の相電圧が対応しているので、一次の線間電圧と二次の相電圧が同位相になります。
二次の線間電圧(Vuw)が二次の相電圧(Vu)より30度進みになるので、二次の線間電圧は一次の線間電圧より30度進みになるかと思います。

Q極性試験の必要性

柱上変圧器の極性試験はどんな時に必要なものなのでしょうか?もしよろしければ教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

こんばんは。
変圧器は、1台で使用する場合には問題になりませんが、容量の関係で複数台並列運転させる場合には、単相変圧器の場合極性を一致させる事が必要となります。
(並列運転上、望ましい状態は、変圧器間に循環電流を流さないことであり、そのために上記の事が必要となります)
こんなお答えでよろしいでしょうか。