コアが円形でない場合、トランスは機能しますか？

12V AC電源を5V ACに変換するトランスを構築しようとしています。ここに私が今持っているものがあります：

コイルの比率はまだ調整していませんが、出力があるかどうかを確認するために試してみましたが、実際には何もありません。コアをテストしましたが、強磁性体なので、コアの中心が空（パイプ）であるために動作しないか、ソレノイドを整列できず、コアを円形にする必要があるため、推測できます。

誰かがそのデザインの何が悪いのか、なぜ機能しないのか（またはなぜそうすべきなのか）を説明していただければ幸いです。

コアは円形である必要はありませんが、閉じている必要があります。そうでなければ、リンクされたフラックスは非常に低くなります。

さらに、パイプが空であるという事実は、フラックスがより高い透磁率がある場所、すなわちコアに集中するので状況を改善しませんが、あなたの場合のコアのネットセクションは小さいです。実際、コイルのほとんどの部分は空気で満たされていますが、通気性はよくありません。

単純な鉄線でコアを閉じることはできません。フラックスはワイヤの小さい部分に拘束されるため、効果的ではありません。磁束は、ホプキンソンの法則と呼ばれる一種の「オームの磁気回路の法則」に従うことに留意してください。

抵抗の役割は、磁束が流れるコアの正味断面に比例するリラクタンスとして知られる量によって決まります。フラックスは電流に類似しています。したがって、小さなセクションでは、フラックスが大幅に制限されます。電圧の役割は、コイルの電流に依存する起磁力（MMF）によって行われるため、一次コイルに同じ電流が流れ、ワイヤの小さなセクションに束縛された磁束による高リラクタンスを理解できます。 、磁束は小さいため、二次側の誘導電流は小さくなります。

プライマリでより多くの電流をポンプしようとすると、結果としてコアが飽和し（強い非線形効果）、その透過性が大幅に低下し、試行が無効になります。

2つのコイル間を十分に結合するには、磁気抵抗が大幅に低い閉磁路が必要です。したがって、断面が狭くなるとリラクタンスが増加するため、ほぼ一定の断面を持つ強磁性材料で作られた閉じた経路が必要です。

編集（@Asmyldofによる有用なコメントのプロンプト）

電源トランスに対してセットアップが効率的でない理由を上で説明しましたが、その説明はまだ有効ですが、トランスの動作を扱う際に注意すべき問題がいくつかあります。トランスに関するこの興味深い記事には、素敵な写真が掲載されており、より詳細に主題を掘り下げています。以下に2つの重要な側面を簡単に指摘します。

先ほど言ったように、一次巻線と二次巻線の間で高い結合を得るには、低リラクタンスと閉じたコアが必要です。これには、閉磁路を備えたソリッドコアが必要です。セットアップと比較すると、状況は改善されますが、鉄と同様に導電性でもある強磁性コアを使用すると欠点があることに注意してください。

まず（そして電源トランスにとって本当に重要な）コアの電力損失があります。コアが良好な導電性材料で作られている場合、渦電流がその断面に誘導され、これにより、ジュール熱による電力損失が発生します（抵抗器など）。これはコア損失の唯一の原因ではありませんが、導電性コアの場合は通常最も関連性があります。したがって、変圧器のコアとして固体鉄棒を使用すると、コア自体を加熱する電力を失うリスクがあります（そのため、鉄製のコアは固体ではなく、「充填」されますが、積層されます。

2番目の重要な側面は彩度です。一次電流を特定の制限を超えて増加させると、コアが飽和し、透磁率が低下するため、リラクタンスが上昇します。この場合、完全に閉ループではないコアを持つことは有益です。実際、コアは小さなエアギャップで構築されることがあります。つまり、コアはほぼ閉じたループを形成しますが、完全ではありません。小さなエアギャップは、コアの残りの部分よりもはるかに高いリラクタンスを持っているため、コア+ギャップの全体的なリラクタンスを増加させますが、これは悪いように見えますが、ギャップはコアを線形化するのに役立ちます。つまり、飽和の影響を制限します。さらに、ギャップは非常に小さく（1枚の紙の厚さについて）、これによりコアの周りの空間にフラックスが分散するのを防ぎます。したがって、全体的な結合をあまり悪化させません。

トランスフォーマーに関するその他の興味深いリンク：

• トランスフォーマーの基本

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他の変圧器と同様にある意味で「機能」しますが、磁束回路はコアの一端から他端への磁界漏れによってのみ閉じられるため、その抵抗は非常に大きくなり、したがって、あなたが望むよりも効率が悪い。これは通常、「漏れインダクタンス」としてモデル化されます。

二次開放回路で一次インダクタンスを測定します。これは一次インダクタンスと呼ばれます。二次短絡で再測定すると、「漏れインダクタンス」を並列に配置したため、一次インダクタンスがわずかに減少することがわかります。漏れインダクタンスを計算すると、トランスの損失を計算できます。

優れた変圧器では、漏れインダクタンスは一次インダクタンスの1％以下です：あなたのものでは、おそらく一次インダクタンスの10倍以上です。

実際、AMラジオのフェライトロッドアンテナを見ると、いくつかの巻線があります。アンテナ、同調回路、およびトランスの両方として機能します。最小の巻線は、調整された回路からRFアンプとミキサーにエネルギーのわずかな割合を転送します。

しかし、電力変換用の効果的なトランスではありません。

ロッドを「U」以上に曲げ、隙間のあるリングに丸くすることで改善できます。フラックスは隙間をジャンプするだけで、リラクタンスが低くなります。ギャップ幅を小さくすると、リラクタンスが減少し、漏れインダクタンスも減少するため、トランスの効率が向上します。

すべてのベストは、ギャップを完全に閉じることです

ただし、コアの飽和を避けるために磁束密度を低く保つために、意図的に小さなギャップが残っている場合があります（紙の厚さによって設定されています！）。これは通常、電力変換トランスではなく、飽和による歪みが問題となる信号トランスで行われます。

いいえ、磁性材料は閉ループを形成する必要はありませんが、同じ量の電力でより小さなトランスを作ることができます。磁力線は常にループ状になります。唯一の問題は、磁力線が追従しやすいように素敵な素材を提供するかどうかです。

ただし、この場合の問題は、導電性コアを使用していることです。金属パイプは、短絡の二次巻線として機能し、二次巻線に多くのものを拾う機会をほとんど与えません。変圧器ではなく、誘導加熱器を構築しました。

また、ACをプライマリに入れていますか？トランスはACでのみ動作します。二次側に電圧を誘導するのは磁場の変化です。

他の答えでイエスと述べられているように、それはうまく機能するはずです、電力伝達が悪いだけです（ACを使用しているように）。

実際、あなたが持っているものは、単一の二次コイルを備えたLVDT位置トランスデューサにかなり近いものです。

パイプの内側にスチールバーを貼り付けた場合、カップリングを変化させて、出力信号を変化させることができます。この効果は、薄いプラスチックパイプと、可能な限り中央のスペースを占める鉄のバーを使用することで改善できます。これがあなたの目的のために必ずしもそれをより良い変圧器にするわけではないことに注意してください、しかし、おもしろいです。

写真から、コイルを互いに「隣接して」配置したように見えます。この構成により、2次巻線の磁束切断が最小限に抑えられます。カップリングを改善するには、プライマリをセカンダリに巻き付ける必要があります。カップリングの「効率」は、コアとして使用するもの（空気、中空パイプ、中実パイプなど）によって異なりますが、変圧器の動作は機能する必要があります！プライマリを200ターン、セカンダリを100ターン使用すると、出力は入力電圧の1/2になります。ワイヤのサイズによって巻線の電流能力が決まりますが、電圧は決まりません。