ACトランスが燃えない理由

私は、ACトランスの動作方法に少し精通しています。この質問を見た後：

なぜすべてのモーターがすぐに燃え尽きないのですか？

ACトランスについても同じことを考えさせられました。

一次コイルは非常に小さな抵抗を提供する必要があるため、多くの電流を流すことができます。私はよ推測抵抗値が変動する磁場から来ています。これは正しいです？もしそうなら、磁場が一次コイルに崩壊せず、代わりに二次コイルによって使用されるため、二次コイルに負荷がかかったときに電流が増加すると仮定していますか？

また、これはDC電流が変圧器にかかった場合、それが問題を引き起こすことを意味しますか？（つまり、非常に高い電流）

私はこれを正しく言っていないと確信しているので、誰かが私をまっすぐに設定できることを望んでいます。

私の質問を要約すると、二次コイルに負荷がかかっていないときの変圧器の一次コイルの動作（電流の流れに関して）と、負荷が二次コイルに置かれたときの変化は何ですか？

アンディは、あなたの質問に対する古典的なアカデミックな答えをあなたに与えました。彼が述べたことはすべて正確ですが、初心者としてあなたがそれの大部分を理解することを疑います。それでは、簡単な説明を試してみましょう。

トランスの主なものは、鉄心に巻かれたコイルであり、いくつかの形状のいずれかを取ることができます。この一次巻線の抵抗は非常に低くなっています。（電子ベンチ装置で使用される一般的な電源トランスの抵抗をDMMで測定すると、わずか数オームです。）これにDC電圧源を接続すると、結果はかなり予測可能です。電圧源は一次巻線に可能な限り大きな電流を供給し、トランスは非常に高温になり、おそらく煙の中で上昇します。または、DC電源がヒューズを溶断したり、自己放電したり、装備されている場合は電流制限モードになったりします。ちなみに、この大電流が流れている間、一次巻線は実際にトランスのコアに一方向の磁場を生成しています。

次に、LRCメーターで二次側のインダクタンスを測定します。（これは、インダクタンス、抵抗、およびキャパシタンスのみを測定するDMMのようなデバイスです-「LRC」。）60 Hzの電源トランスの場合、一次リード全体で数ヘンリーのインダクタンスを読み取る可能性があります。

次に、式への"L"値を適用 "誘導性リアクタンス"（「calaculateするX $X_L = 2 \pi f L$$X_L$「F」とUSA、60ヘルツの交流メイン周波数である一次の」）は、巻線。答えは、DC抵抗と同じオーム単位ですが、この場合は「ACオーム」、別名「インピーダンス」です。$X_L$

次に、DCソースに抵抗を接続する場合と同じように、この値を「オームの法則」に適用します。$X_L$$I = \frac{V}{X_L}$。通常のUSAの場合、Vとして120ボルトRMSがあります。現在の「I」は非常に妥当な値であることがわかります。おそらく数百ミリアンペア（「RMS」も）。そのため、無負荷の変圧器に120ボルトを印加でき、1世紀も問題なく動作します。「励起電流」と呼ばれるこの数百ミリアンペアの一次電流は、変圧器の一次コイルに熱を発生させますが、機械的な大部分の変圧器は、設計によりこの熱量をほぼ永久に処理できます。それでも、上記のように、5 VDC電源は必要ありませんが、そのDC電源が低R DCコイルを正常に駆動するのに十分な大きさの電流を供給できる場合、この同じトランスを燃焼させるのに数分かかります。それが誘導リアクタンスの「奇跡」です！それ'

それは無負荷の変圧器です。次に、適切な抵抗負荷を二次側に接続します。上記の励起電流は、ほぼ同じ大きさで流れ続けます。しかし、現在、追加の電流がプライマリに流れます。これは「反射電流」と呼ばれます。これは、変圧器の二次側から電流を引き出す二次抵抗負荷によって「引き起こされる」電流です。この反射電流の大きさは、電源トランスの巻数比によって決まります。反射電流を決定する最も簡単な方法は、「VA」（ボルト-アンペア）法を使用することです。変圧器の二次電圧に、二次側に接続された抵抗性負荷によって引き出されるアンプの電流を掛けます。（これは基本的に「ワット」-ボルト倍アンペアです。）「VAメソッド」セカンダリのVAはプライマリの増分VAと等しくなければならないことを示しています。（この場合の「インクリメンタル」とは「励起電流に加えて」を意味します。）したがって、120 VRMSプライマリと6 VRMSセカンダリの典型的なAC電源トランスがあり、6オームの抵抗をセカンダリに接続すると、 6オームの負荷は、セカンダリから1.0アンペアRMSを引き出します。したがって、セカンダリVA = 6 x 1 =6。このセカンダリVAは、電圧が120 VRMSであるプライマリVAと数値的に等しくなければなりません。セカンダリからの0アンペアRMS。したがって、セカンダリVA = 6 x 1 =6。このセカンダリVAは、電圧が120 VRMSであるプライマリVAと数値的に等しくなければなりません。セカンダリからの0アンペアRMS。したがって、セカンダリVA = 6 x 1 =6。このセカンダリVAは、電圧が120 VRMSであるプライマリVAと数値的に等しくなければなりません。
プライマリVA =セカンダリVA = 6 = 120 x I
xI。I= 6/120または50ミリアンペアRMSのみ。

シンプルなDMMを使用してこのほとんどを検証し、無負荷および負荷状態でプライマリおよびセカンダリの電流を測定できます。自分で試してみてください。ただし、120 VRMSは致死に近いため、プライマリに注意してください。ただし、セカンダリに負荷を追加することによって引き起こされるプライマリの「増分」電流を直接観察することはできません。どうして？その答えはそれほど単純ではありません！励起電流と反射電流は90度位相がずれています。それらは「加算」されますが、ベクトル演算に従って加算されます。これはまったく別の議論です。

残念ながら、読者がAC回路に適用されるベクトル数学を理解していない限り、上記のアンディの美しく表現された答えはほとんど評価されません。私の答えとあなたの検証実験が、電力変圧器がどのように「機能する」かを直感的に数値で理解できることを願っています。

磁場が一次コイルに崩壊せず、二次コイルで使用されるため、二次コイルに負荷がかかったときに電流が増加すると仮定しています

それは正しいように聞こえますが、そうではありません。一般的に、合理的に効率の良い変圧器の場合、コアの磁化は二次負荷条件の下で一定です。問題は、トランスの等価回路（下）が間違っていないことをあなたに納得させずにどのように説明するかです。

注意事項：-

• Xmは、変圧器の一次インダクタンスの99.9％です。
• Xp（一次漏れインダクタンス）は、一次インダクタンスの最終的な0.1％を構成します。
• XsとRsは二次漏れインダクタンスであり、巻線比は二乗された巻数比の作用によって一次側と呼ばれます。
• 変圧器のように見えるもの（右）は、そのように見なされるべきではありません-それは完璧な電力変換器であり、磁気をまったく生成しません-それは数学を助けるためのデバイスであり、私はこれらの絵を描く人たちに願いますブラックボックスのように表示するだけです!!

ご覧のとおり、重負荷状態でも、RpとXpからの電圧降下は入力AC電圧に比べて小さいため、Xmの電圧はほぼ一定です。Xmがコアに磁気を生成する唯一のコンポーネントであることに注意してください。ええと納得していませんか？私はあなたを責めません。

ここに別の見方があります

以下の一連の4つの写真は、1次と2次の両方の負荷電流からの磁束の寄与が等しく反対であるため、磁束が相殺されることを示しています。シンプルな1：1トランスを示していますが、磁束はアンペアではなくアンペアターンに比例するため、異なる巻数比に等しく適用されます。各写真を順番に見てください：-

1）はい、オープントランスのインピーダンスは変動磁場に由来します（コアの磁場を変更しようとしています）

2）はい、DC電圧が一次側に印加されている場合、問題が発生し、トランスが焼損する可能性があります。（何らかの理由で、その電流に対して評価されていない限り）。同様の理由で古いバイクのコイルを数回失いました。モーターをオフにして電源を入れたままにし、コイルが燃え、プラスチックが滴り落ちました。

3）二次側に負荷がない場合、一次側の電流は、一次コイルの非常に大きい/非常に硬いインダクタンス（「漏れインダクタンス」）を通過する必要があります。

4）二次側に負荷があると、二次電流は一次電流のコアへの影響をキャンセルします。

DCが流れるように設計された変圧器は、可飽和リアクトルと呼ばれ、スイッチとして使用されます。つまり、DCは磁気コアを飽和させるため、AC電源はコアの磁束を変更できません。したがって、2次AC電圧はゼロです。DC電流がオフになると、コアの磁束が変化し、通常の変圧器の動作が起こり、2次側のAC電圧が発生します。

同様のデバイスですが、コアを飽和させるAC電流に依存するデバイスは、鉄共振トランスと呼ばれます。これらは、トランスの二次電圧を安価に安定させるために使用されました。このデバイスには2つのセカンダリがあり、1つは大きな値のコンデンサで短絡され、もう1つは出力巻線です。