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変圧器についてなのですが、
負荷を接続すると変圧器の電圧、電流が負荷により決まるようですがどう決まるのでしょうか。

例えば単相負荷の容量がP=VIcosθ(W)で
P=100W、力率0.8
とするとV、Iの値はVI=125の範囲でどう決まるのでしょうか。負荷により必要な電圧、電流を設定してあるのですか?

また、もし変圧器の容量以上の負荷や定格電圧以上の負荷を接続するとどうなるのでしょうか。

質問者からの補足コメント

  • すみませんやっぱりよくわからなくなってきてしまったのですが、あらかじめ接続する負荷には必要な電圧が決まっているという事は必要な電流も決まっているという事になりますか?
    単相負荷ならP=VIcosθより、P、V、力率が決まっていればIも決まるので。

    あと、No2さんの解答なのですがイメージとしては二次側の回路に負荷=抵抗を接続したのと同じ…という事でしょうか。
    すごくイメージが沸きやすいのですが、それだとオームの法則より抵抗値は分かっていますがV、Iはどう決まるのでしょうか。

    ごっちゃになってきてしまいすみません
    No1さんのように電圧が決まっているなら電流も決まり、変圧器の二次巻線電圧も決まり一次巻線電圧、一次側電流も決まる。となると思います

    No2さんの負荷を抵抗として考えるなら抵抗を接続した時電圧と電流はどう求まるのでしょうか。

      補足日時:2016/08/26 14:28

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A 回答 (13件中1~10件)

>  電力会社が受電端6600Vから電圧降下を逆算して送電端電圧を決めているということでいいのでしょうか。


そのとおりです。


>  私が最初勘違いしていたのは「負荷により変圧器の電圧が決まる」ので負荷を接続したら負荷の定格電圧、電流に合わせて変圧器の電圧がきまるのかと思い込んでいたのです。
負荷の電流は時々刻々変化しますね。最小はゼロです。この場合でも電圧は定格値の範囲を維持しなくてはならないので変圧器の電圧を決める要素に負荷電流は含まれません。すなわち負荷電流によって変圧器電圧が自動的に決まるということはありません。あくまでも電圧優先です。そして送電線での損失を推定して送出電圧を決めています。しかし送電距離が長いなど、特殊な事情があれば自動電圧調整機などで補正します。


> 「負荷によって電圧決まるなら定格電圧50Vの負荷をそこに刺したら変圧器の電圧はどうなるんだ?」と疑問に思ったのです。
変圧器の特性としては負荷の軽重にかかわらず一定の電圧を出します(非常に重い負荷では下がりますが)。

> ちなみにもしそうした(変圧器の発生している電圧以外の電圧、電流を必要としている負荷を接続した)場合どうなるのでしょうか。
定格電圧50Vの機器に100Vを加えると短時間で破損します。電熱器のような単純な抵抗負荷では流れる電流が2倍になり消費電力は4倍になります。オームの法則で電圧を2倍にすれば電流も2倍になり、電力は4倍になりますね。電熱器は真っ赤になってニクロム線はすぐに切れるでしょう。
パソコンの電源アダプタは外国での使用も考慮して85V~240V程度の広範囲の電圧に対応していますがこれは例外で、一般の機器は瞬時に破損します。
逆に供給電圧が低い場合は所定のパワーが出ないため正常な動作をしません。
モーターでは起動できないため低電圧にもかかわらず定格電流以上の電流が流れて焼損することがあります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。本当に数日間に渡り何度も何度もありがとうございました。数日間ひたすら考えていてm_jiroさんのおかげさまで変圧器の階段のようなものを一段上がれたような気がします。
今まで勉強してきて思い違いからあれ?と引っ掛かる事がありましたが謎が解けたような気がします。
今ではfuefuki-doujiさんのおっしゃった事も分かります。負荷の要求する電圧に合わせて電圧を調整してるのだから負荷により電圧が決まるという事にもなりますよね。

本当にお忙しい中丁寧に何度もありがとうございました!とても勉強になりました。ありがとうございます!

お礼日時:2016/08/28 06:48

ご質問の主旨はわかりました。

このリンクを最初に張って欲しかったですね。
この問題では末端電圧に2Kmの送電線での降下電圧を加算した値を昇圧器の二次電圧としています。
送電線の電流は負荷電流と同じです。すなわち 300KW÷6600V=45.45A が線路電流。
送電線での損失は、この電流値と線路のインピーダンスから求めればよいのです。リアクタンスを含んでいるのでちょっと面倒ですが、詳細は解答例を見てください。


> 「無負荷時に例えば100V発生している端子(コンセントのように)に適当な負荷を接続したらV、Iどうなるんだ?100V発生している端子にP=VIcosθのVが50の負荷を接続した場合どうなるんだ?何が基準で決まるんだろうか」と思ったんです。
この補足質問の意味がわかりません。「Vが50」の50は何でしょう? 「50V(ボルト)」ですか?
100V発生している所に定格電圧50Vの機器を接続するのは無謀としか言えないでしょう。線路抵抗がうまく調整してあるならばあり得ないこともないでしょうが・・・。

電圧と電流の問題は基本的には 電流=無負荷電圧÷(負荷抵抗+線路抵抗) で計算することになります。線路抵抗には電源インピーダンスも含みます。また多くの場合負荷抵抗、線路抵抗にはインダクタンス、キャパシタンスが含まれるので計算は面倒ですが考え方としてはオームの法則だけなので難しくないはずです。
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この回答へのお礼

どうもすみませんでした。知識がない上説明も下手なのでご指摘の通りリンクを貼るべきでした。

この問題ですと解説は理解出来るのですが、今までの解説、この問題文の通りですとこの負荷はP=VIcosθより必要な電圧、電流が決まっているんですよね。
そして、それを受電端に接続したから結果送電端の電圧が(自動的に)決まった訳ではなく、
電力会社が受電端6600Vから電圧降下を逆算して送電端電圧を決めている
ということでいいのでしょうか。

私が最初勘違いしていたのは「負荷により変圧器の電圧が決まる」ので負荷を接続したら負荷の定格電圧、電流に合わせて変圧器の電圧がきまるのかと思い込んでいたのです。

たしかに説明しやすかったです。私のミスで貴重な時間取らせてしまい申し訳ありませんでした。

補足の件はよく問題で「無負荷で100V発生している変圧器に負荷を接続したら1A流れた」などの文章があるのでこれまた上記の勘違いにより
「負荷によって電圧決まるなら定格電圧50Vの負荷をそこに刺したら変圧器の電圧はどうなるんだ?」と疑問に思ったのです。
ちなみにもしそうした(変圧器の発生している電圧以外の電圧、電流を必要としている負荷を接続した)場合どうなるのでしょうか。

お礼日時:2016/08/27 23:18

何度も失礼します。



fuefuki-doujiさんの回答は、これから変圧器を選ぶ場合のことですね。
例えば200Vしかない場所で 100V 100W 力率0.8 の機器を運転するにはどのような変圧器を準備すればよいのか、という前提で回答しておられるように思います。
この場合、負荷電流は1.25Aですから 200V:100V 1.25A より大きい変圧器が必要になります。
二次側の容量は流れる電流で決めねばなりません。許容電流は巻線の太さで決まるからです。力率がいくらであろうと電流値で決めます。

私は、既に変圧器があってこれにある負荷を接続した場合の電圧・電流の関係の問題、として回答しました。
質問者の方はどちらの前提で質問されたのでしょうか?
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
実は最初、このような変圧器の問題をやっている時に負荷の電力、力率が与えられていてそこから変圧器の電圧などを求める計算をしていたのですが
http://www.jikkyo.co.jp/kakomon/denken3_kakomon/ …

ふと、いつも負荷のP、Vは与えられているけど与えられていない場合変圧器の二次電圧、電流はどう決まるのかな?と思って質問しました。

m_jiroさんのおっしゃった様に無負荷時端子電圧が~Vであり…という問題もあったと思うので、「無負荷時に例えば100V発生している端子(コンセントのように)に適当な負荷を接続したらV、Iどうなるんだ?100V発生している端子にP=VIcosθのVが50の負荷を接続した場合どうなるんだ?何が基準で決まるんだろうか」と思ったんです。

どうも基本的な知識が曖昧なまま難しい問題をやっていたので混乱してしまったみたいです。

お礼日時:2016/08/27 13:58

う~ん、話が噛み合ってないですね。

というか
回答正しいのに内容を読み取れてない。

ー次電圧がー定で、巻線比が決まっている理想変圧器の
2次電圧は負荷に関わらす決まります。
例えば―次電圧が100Vで巻線比が 10:1なら、2次電圧は
10V。

で、負荷の電力がPときまっているなら、負荷の内容により自動的に
必要な2次電圧が決まるので、それに合わせた1次電圧と
必要な巻線比を持つ変圧器が必要です。

両者はなんら矛盾しません。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。もう一度もっと考えてみます。

お礼日時:2016/08/27 11:38

> ある変圧器に  P=VIcosθ  の負荷を接続した場合(無負荷時電流0)、この時変圧器の二次端子電圧はVになり、Iが流れる(これは負荷によって決まる)


二次端子電圧(私は単に「二次電圧」と言っています)は負荷の有無にかかわらず一定です。


> 変圧器二次端子電圧を決めるのは負荷なのか、変圧器なのか私はどこを間違えているのかという事です。
二次電圧を決めるのは変圧器です。
  二次電圧 = 一次電圧 × 巻線比 で決まります。つまり電圧は設計の仕方で決まります。負荷の有無は関係ありません。

「二次側電圧がある」という所から話が始まります。無負荷でも所定の電圧が出ます。二次電流は二次側につながる負荷によって決まります。二次電圧、二次電流、負荷の関係はオームの法則に因ります。

一次側は  一次電流 = 二次電流 × 巻線比 になります。
ここで常に 一次電圧 × 一次電流 = 二次電圧 × 二次電流 の関係が成立していることに注意してください。つまり電力不変、エネルギー不滅ということです。

> 負荷=抵抗と考えている点が間違えているのでしょうか。
二次側に接続されるものはすべて負荷と言います。純抵抗のこともあるし L(インダクタンス)、C(キャパシタンス)を含む場合もあります。含んでいても上記の関係はすべて成立します。
LやCを含むと力率が小さくなります。力率は一次側から見ても同じ値になります。


★ 二次電圧は負荷があると若干下がりますが、もしかしてその差(低下量)についてお尋ねでしょうか?
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この回答へのお礼

何度もありがとうございます。
「巻上げ」ではないです。混乱しているのは、

fuefuki-doujiさんの解答ですと
「負荷が変圧器電圧、電流を求める」

m_jiroさんの解答ですと
「変圧器電圧があり、負荷に掛かる電圧、電流が決まる」

これで混乱しております。
エネルギー不滅の法則は勉強しました。一次、二次の容量(NI、VI)は一定の勉強でした。
うーん難しいです。飲み込み悪くてすみません。一度fuefuki-doujiさんの解答見てみていただけないでしょうか

お礼日時:2016/08/27 03:57

> >例として200/100V、1Aの~の所なのですが、ここだけがまだちょっとわからないのですが、


> この変圧器だと「端子電圧が決まっており、そこに負荷を接続するとV、Rが揃うのでオームの法則より電流> も決まる」
> という事でしょうか。
そのとおりです。
この変圧器の一次側に200Vを加えると二次側には負荷の有無にかかわらず100Vが出ます(過負荷は論外)。
二次側が無負荷なら一次側の電流はゼロです(実際にはわずかな励磁電流が流れる)。
ここで二次側に200Ωの負荷を接続すると0.5Aが流れます。オームの法則が成立します。このとき一次電流は0.25Aになります(実際にはわずかな励磁電流が加算される)。


> そうなりますと他の方の解説の「負荷の必要な電圧、電流があり、その負荷を接続することで端子電圧が決> まり、巻線電圧も決まる」
> と相反すると思うのですが、私の受け取り方のどこを間違えているのでしょうか。
私にも理解できません。詳細は回答者に尋ねていただくしかないでしょう。
変圧器は一次側に電圧を加えただけで二次側に電圧は発生しますが(その値は巻線比で決まる)、「電流があり」というのは理解できません。負荷を接続しない限り二次側には電流ループはできないので電流は絶対に流れません。
「その負荷を接続することで端子電圧が決> まり、巻線電圧も決まる」というのはもしかしたら実際の変圧器では負荷を接続した際に二次電圧が若干下がることを指しているのかもしれません。これは巻線の抵抗がゼロでないために生じます。一般に二次側の無負荷電圧は定格電圧より1~5%程度高くしてあります。通称「巻上げ」と言いますがその量の決め方を言っておられるのかもしれません。

くれぐれも間違えないで欲しいことは一次側と二次側で電力値に差のないことです。電力は増えることもないし減ることもありません(現実には若干の損失があるので完全にイコールではない)。
二次側の負荷の有無にかかわらず一次側には定格電流が流れる、てなことは絶対にありません。もしそうであるならエネルギー不滅の法則が成立しません。
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この回答へのお礼

何度もありがとうございます。エネルギーー不滅の法則肝に銘じておきます。

言葉足らずで申し訳ありません。
なにが言いたかったかと言いますと、ある変圧器に

P=VIcosθ

の負荷を接続した場合(無負荷時電流0)、この時変圧器の二次端子電圧はVになり、Iが流れる(これは負荷によって決まる)

所でm_jiro様の解説ですと
変圧器に負荷=抵抗を接続すると変圧器二次端子の電圧により負荷と電圧の関係から電流が決まる

とあり、変圧器二次端子電圧を決めるのは負荷なのか、変圧器なのか私はどこを間違えているのかという事です。
負荷=抵抗と考えている点が間違えているのでしょうか。

お礼日時:2016/08/27 00:51

まず大原則として一次側と二次側で電力の増減はありません(現実には若干の損失があるので二次側電力は僅かに小さくなる)。


一次側と二次側の電圧は両巻線の巻数で決まります。
一次側に電圧を加えただけでは一次側に電流は流れません(実際には若干の励磁電流が流れる)。二次側に負荷を接続して初めて流れます。その値は二次側の電流と巻線の巻数で決まります。
力率は変圧器を通すことで改善も悪化もしません。負荷の力率が0.8なら変圧器の一次側でも0.8です。

例として 200V:100V1A という変圧器があったとします。
一次側に200Vを加えただけでは一次側に電流は流れません。
続いて二次側に200Ωの抵抗を接続すると二次側には0.5A流れ、一次側には0.25A流れます。
一次側に定格以上の電圧を加えると焼損しますが、低い電圧では若干損失が増えるものの使用できます。一次側に100Vを加えると二次側には50Vが出てきます。すなわち100V:50Vの変圧器として使用できますが、二次側から取り出せる電流は2Aでなく1Aが最大です。理由は巻線の太さが1Aにしか耐えられないものだからです。


> 例えば単相負荷の容量がP=VIcosθ(W)で
> P=100W、力率0.8
> とするとV、Iの値はVI=125の範囲でどう決まるのでしょうか。負荷により必要な電圧、電流を設定してあるのですか?
変圧器の一次側で見ても P=100W、力率0.8 は変化しません。

> もし変圧器の容量以上の負荷や
過電流が流れて焼損します。巻線の太さがその電流に耐えられないためです。

> 定格電圧以上の負荷を接続するとどうなるのでしょうか。
二次側ではなく一次側に供給する電圧ですね。無負荷電流(励磁電流)が多くなりやがて焼損します。
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この回答へのお礼

詳しくどうもありがとうございます。
>例として200/100V、1Aの~の所なのですが、ここだけがまだちょっとわからないのですが、
この変圧器だと「端子電圧が決まっており、そこに負荷を接続するとV、Rが揃うのでオームの法則より電流も決まる」
という事でしょうか。

そうなりますと他の方の解説の「負荷の必要な電圧、電流があり、その負荷を接続することで端子電圧が決まり、巻線電圧も決まる」
と相反すると思うのですが、私の受け取り方のどこを間違えているのでしょうか。

お礼日時:2016/08/26 22:42

>あらかじめ接続する負荷には必要な電圧が決まっているという事は必要な電流も決まっているという事になりますか?


単相負荷ならP=VIcosθより、P、V、力率が決まっていればIも決まるので。

その通りです。

>電圧が決まっているなら電流も決まり、変圧器の二次巻線電圧も決まり一次巻線電圧、一次側電流も決まる。となると思います。

負荷に必要な電圧に合わせた二次電圧の変圧器を選択するのです。
一次電圧は当然電源電圧に合わせるので、変圧比が決まり、変圧比と負荷電流から一次電流も決まります。
負荷電流が定格電流(二次側の)であれば、一次側も定格電流になります。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございます。単相負荷、よくわかりました!まだ上の方のただの負荷の場合がちょっとまだあやふやですが…

お礼日時:2016/08/26 22:37

>負荷を接続すると変圧器の電圧、


>電流が負荷により決まるようですがどう決まるのでしょうか。

何の話かよく見えないです。これはー次にAC100Vをつないだら
という話ですか? つまり電源トランスを想定した話なのでしょうか?

変圧器というのはいろいろの用途があります。
まず条件を明確にしましょう。
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この回答へのお礼

遅れてすみません。ありがとうございました!

お礼日時:2016/08/28 06:55

No.2です。



> 理想変圧器の二次側電圧とは二次側の巻線電圧ですか?
そうです。
一次側電圧を巻き数比で変換した理想電圧です。
その次に、巻き線抵抗、、が直列につながります。

この時、二次側電流は、
 二次側の巻線電圧÷(巻き線抵抗+外部負荷)

但し、巻き線抵抗は変圧器の内部に存在するので、変圧器電圧は巻き線抵抗での電圧降下後、と言うことになります。
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この回答へのお礼

遅れてすみません。返信したつもりができてませんでした。どうもありがとうございました!

お礼日時:2016/08/28 06:57

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避雷針はあくまでも予防処置です。避雷針の高さが高ければ高いほどその直下に近い位置を保護します。つまり、高さの差があればその高い方に落ちる可能性が高まります。

その反対に、高さの差が半分程度であれば、避雷針にかなり近い部位では保護される可能性が高いのですが、避雷針の高さ程度の距離まで離れると、効果が殆んど無くなります。つまり、角度が45度程度も離れると効果が小さいのです。

ここでいういわゆる防護確率は、避雷針に近づければ高い確率で保護できるし、離れれば保護される確率が小さくなるということを表しているだけなので、避雷針のトップからの角度は大きくなれば防護確率が小さくなるというのは正しい表現になるのです。安全を中心に考えると、少しでも高い避雷針を用意し、防護するものを小さい角度内に収めた方が、より安全であるという表現というわけです。でも、落雷の危険度はゼロではありません。小さくなるだけです。

Q電気モーターに負荷がかかったとき電流値が上がるのは何故

電気モーターに負荷がかかったとき電流値が自動的に上がって、ひどいときにはブレーカーが働いて電気が止まったりします。
何故負荷がかかると電流が大きくなるのか、優しく教えて下さい。

Aベストアンサー

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁界と回転子の間に滑りをもつ
事によってトルクを発生させて回っています。

ここまでわかったら、誘導電動機の滑り-トルク曲線は書けますよね?

ですから、外から力が加わると回転数が落ち(滑りが大きくなり)
トルクが大きくなってバランスする回転数で回ります。

フィードバック制御が無い場合は、ここで終わりです。

しかし、多くの場合回転数制御をするために、フィードバックが
ありますので、回転数が落ちるとトルクを大きくして、元の回転数に
戻そうと制御します。

方法は、回転磁界を速くして滑りを大きくするか、回転磁界の磁束
密度を大きくするかのどちらかです。

多くは、3Dマップによって周波数と磁束密度を制御しますが、
簡単にインバーターで周波数を上げて、回転磁界を速くしてやれば
回転が上がります。磁束密度を上げる場合は電流を増やすわけです
が、どちらの場合も多くのエネルギーを与えるますので、電圧が一定
ならば電流が増えます。

同期電動機も同じようなものです。

#2です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁...続きを読む

Q全波整流回路について教えてください!!

いま、全波整流回路について調べていて、説明が難しくてよく分からないのですが、どなたか分かりやすく教えてくれないでしょうか?
あと整流回路との違いも分からないので教えてください。

ちなみに今、調べて出てきた物が・・・
1)理想ダイオード回路を組み合わせると全波整流回路が得られる.入力電圧の正負に関係なく正の絶対電圧が得られるので,絶対値回路とも呼ばれている.
 電源回路で使う全波整流回路とは別物である.
2)交流の全サイクルを利用するもの。

というような内容なんですが、どうかお願いします。

Aベストアンサー

質問者が言われる「説明」を、つぎのように理解されたらよいのではないでしょうか。

●すなわち ・・・

1) 理想ダイオードを巧妙に組み合せると、「全波整流回路」を作ることができ、これはまた「絶対値回路」とも呼ばれる。その理由は、この「全波整流回路」の入力側に加えられた電圧が、正の電圧(例えば+10V)であっても、あるいは、負の電圧(例えば-12V)であっても、常にそれら入力側電圧の絶対値と同じ大きさの正の電圧(この例では+10V、または+12V)が、その「全波整流回路」の出力側に現れてくるからである。ここでいう「絶対値回路とも呼ばれている全波整流回路」は、電源回路で交流電源を整流して直流電源にする場合に使う[全波整流回路]とは、回路構成やその主目的が異なっており、名称は同じであるが互いに別のものである。

2) 電源回路に使う[全波整流回路]という整流回路も、ダイオードの組み合せで作ることができる。この整流回路は、交流電源を全波整流して直流電源に変換するものである。全波整流とは、交流の全サイクル、すなわちプラス波側の電力もマイナス波側の電力も、[全て]利用して直流電力として取り出すようにする整流方法である。このため[全波整流回路]という。(ご参考: これに対し、交流電源のプラス側だけを直流に利用する整流方法を、[半波整流]といいます。)

●それぞれの回路の仕組みや動作原理を理解するには、先の回答にあったサイトなどにある説明が、役立つと思います。

●なお、全波整流回路と整流回路との違いは、分類上の違いです。全波整流回路というのは、整流回路の一つです。「整流回路」はいわば大分類、「全波整流回路」とか「半波整流回路」はその下のいわば小分類に属するものです。

以上、ご参考になれば幸いです。

質問者が言われる「説明」を、つぎのように理解されたらよいのではないでしょうか。

●すなわち ・・・

1) 理想ダイオードを巧妙に組み合せると、「全波整流回路」を作ることができ、これはまた「絶対値回路」とも呼ばれる。その理由は、この「全波整流回路」の入力側に加えられた電圧が、正の電圧(例えば+10V)であっても、あるいは、負の電圧(例えば-12V)であっても、常にそれら入力側電圧の絶対値と同じ大きさの正の電圧(この例では+10V、または+12V)が、その「全波整流回路」の出力側に現れて...続きを読む


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