変圧器はなぜそれほど多くのターンを使用するのですか？

トランスには、二次巻線と一次巻線の両方に数百のターンがあり、その結果、それぞれに非常に細い銅線を使用します。しかし、なぜ各巻線でより少ないターンを使用し、同じ電圧比を取得しないのですか？

さらに重要なことは、VAを増加させるために太いワイヤの巻き数を減らしてみませんか？（22 awgワイヤの1000：100ターンの代わりに、これがVAを増加させるなら、16 awgワイヤの100：10ターンはどうでしょうか）

電源トランスの一次巻線に電圧を印加すると、二次側が開回路であっても、いくらかの電流が流れます。この電流の量は、一次コイルのインダクタンスによって決まります。一次側には、その電流を適切に保つために十分に高いインダクタンスが必要です。50または60 Hzの電源トランスの場合、このインダクタンスはかなり高く、通常、巻線の巻数が少ないとそこに到達できません。

鉄心のターンが1回しかない場合は、インダクタンスが（たとえば）1 uHになる可能性があります。2ターンを適用すると、インダクタンスは2倍にならず、4倍になります。したがって、2ターンは4 uHを意味します。"だから何？" あなたは言うかもしれません！

さて、与えられたAC電圧に対して、その2ターンの巻線に流れる電流は、1ターンの巻線の電流の4分の1です。これはコアの飽和を理解するための基本であるため、注意してください。

コアの飽和を引き起こす原因（大部分は回避されるべきもの）答えは、現在と回転数です。それは磁気の原動力と呼ばれ、アンペアターンの寸法があります。

したがって、2ターンで電流の4分の1の場合、アンペアターン（磁気原動力）は1ターン巻線の半分になります。したがって、2ターンでコアが飽和の「エッジ」に達すると、1ターンコイルが大幅に飽和し、大きな問題になることがすぐにわかります。

これが、トランスが多くの一次巻線を使用する基本的な理由です。特定のトランスの巻数が800で飽和点にある場合、巻数を大幅に減らすとコアが飽和します。

コアが飽和状態になったときに何が起こるか尋ねます。インダクタンスが低下し始め、より多くの電流が流れ、これによりコアがよりよく飽和します。これがどこに向かっているかを確認する必要があります。

この回答では、一次巻線以外は考慮されていないことに注意してください。実際には、一次磁化インダクタンスについて話しているだけです-コアを飽和させるのはこれとこれだけです。二次負荷電流は、コア飽和で再生する部分がありません。

また、高速スイッチング電源で使用されるトランスのターン数は比較的少ないことに注意してください。50 Hzで10ヘンリーのインピーダンスは3142オームで、500 kHzで1 mHのインピーダンスはまったく同じです。1ターンで自然に10 uHを生成するコアの場合、1 mHを巻くには10ターンが必要です（インダクタンスの式で2乗したターンを覚えておいてください）。50 Hzの同じコア（もちろん非実用的）の場合、10ヘンリーには1000回転が必要です。

トランス用の鉄心がある場合、その仕様の1つは「周波数が与えられたときに1ボルトあたり1つの巻線に必要なターン数」です。この仕様をバイパスして、以下の結果をもたらさずにターンを減らすことはできません。

• 効率の低下
• 損失を引き起こすだけで、電圧変換プロセスに役立つものではない、より望ましくない横電流

一次巻線のインダクタンスを大きくすることにより、横電流を小さくすることができます。

巻数/ボルトの仕様は、コイルインダクタンスを小さくする傾向のある次の事実のリストの結果です。

• 鉄材料は透磁率が制限されています
• 鉄芯を完全な鉄で作ることはできません。コア内の渦電流を十分に小さく保つために、薄い絶縁層に分割されています。断熱材はそのスペースを取り、それは鉄から離れています
• 1つの巻線の磁束は、鉄と他の巻線を部分的にバイパスします
• 横電流が大きすぎると、鉄の磁気飽和が生じます。飽和は透磁率を根本的に低下させます

ターンを追加することで、これらとどのように戦うことができますか？これは、インダクタンスが巻き数の2乗として増加するためです。主張することができます：しかし、磁化（=電流を回す）も大きくなります！確かに、直線的にしか成長しないため、十分なターンがあり、最終的にインダクタンスは欠点を克服するのに十分なほど高くなります。

正確には、すべての欠点ではありません。スペースは限られています。したがって、より多くのターンは、ワイヤがより細くなければならないことを意味します。これにより、抵抗と抵抗損失（=加熱）が増加します。

トランスフォーマーは、磁束を介して一方の側から他方の側にエネルギーを転送することにより機能します。

両側はインダクターで構成されており、一次インダクターは二次インダクターに誘導される磁場を生成します。

インダクタンスは、電流から磁束（）を作成する能力を決定し、比例します。$\Phi$

インダクタのインダクタンスは、巻数（面積またはサイズの横）によって決まります。

インダクタンスに関するウィキペディアを参照してください

通常、小型のトランスが望ましいため、サイズを大きくするよりも巻き数を増やす方が簡単です。

インダクタンスは、電源周波数と一致する必要があります。そうでない場合、一次巻線は十分な電流を流すことができるため、磁気電流が流れるようになるか（高周波の場合）、または短絡のようになります（低周波の場合）。両方とも望ましくありません。

周波数を低くするには、より高いインダクタンス（=より多くの巻数またはより大きなコア）が必要です。これが、kHzからMHzの範囲の高い周波数を利用するスイッチング電源が非常に小さなトランスを使用する一方で、従来のトランスと比較してはるかに多くの電力を伝送できる理由です。

トランスフォーマーに関するウィキペディアの記事からの引用：

特定の磁束密度でのトランスのEMFは、周波数とともに増加します。^[16]より高い周波数で動作することにより、特定のコアは飽和に達することなくより多くの電力を伝送でき、同じインピーダンスを実現するために必要な巻き数が少なくなるため、トランスは物理的にコンパクトになります。

（エンファシス鉱山。）

周波数が変圧器に与える影響に関するウィキペディアを参照してください

そう、

• トランスが伝送する必要がある電力は、コイルを流れる電流によって決まります
• ワイヤが通さなければならない電流がワイヤの太さを決定します（サイズに影響します）
• コイルのサイズと巻き数がインダクタンスを決定します
• 特定の周波数でのインダクタンスがエネルギーを伝達する能力を決定します

結論：巻線の数を減らすには、トランスを物理的に大きくする必要があります。巻線の数を減らすと、効率が低下し、損失が増加します。そして、これは通常望ましくありません。

コア内のピーク磁場は、1ターンあたりのピーク印加電圧に関連しています。コアの面積が大きいほど、1ターンあたりのボルト数を増やすことができます。

鉄心の透磁率が低下すると、コア内の磁場は特定の飽和値を超えることはできず、変圧器は磁化を維持するためにさらに大きな電流を引き出さなければなりません。したがって、これにより、1ターンあたりのサポート可能なボルト数が厳密に制限され、巻線の最小ターン数が得られます。

私が手にしなければならない典型的な小さな（50 VA、イッシュ？）トロイダルコアの場合、コア断面積は25 mm x 13 mmです。50 Hzで±1.8 Tの磁束ピークでコアを実行すると、1ターンあたり約170 mVのピークが生成されます。したがって、12 Vrmsの巻線には100ターン、240 Vの主巻線には2000が必要になります。これより多くの巻線を使用できますが、巻線を少なくするとコアが飽和状態になります。

鉄道の枕木の断面積が130 mm x 250 mmのコアを使用すると、1回転で12 Vrmsを得ることができますが、かなり扱いにくいトランスでもあります。

あなたの基本的な前提は間違っているので、質問には本当に答えられません。

トランスには、入力と出力にさまざまな電圧と電流があります。細い線を何ターンも使用するものもあります（高電圧、低電流）。太い線を数ターン（低電圧、高電流）使用するものもあります。

したがって、「なぜ彼らはしないのか」に対する答えは、「彼らがする」（適切な場合）です。

この答えが気に入らない人へ

この答えは、多くのダウン票とほぼ同じ数のアップ票を獲得したと思います。明らかに議論の余地がある。特にコメントでOPの真の意味を推測した後、一部の人はそれを低品質と見なします。

OP が他の人が何を考えているかにかかわらず、彼は、トランスがプライマリとセカンダリの両方で100ターンを持ち、「細い」銅線が常に使用されるという、まったくの誤った前提から始めました。それはそれらの「なぜ誰もがこの他の明白な方法でそれをしないのか」修辞的な質問の一つのように聞こえます。

これは私が答えたものです。上記で解釈された質問に対する正しい答えです。おそらく、OP が求めることではありません。おそらくそうです。OPは、説明を提供したり、質問を編集したりするために戻っていないことに注意してください。

より良い質問は、太い線の巻数を減らすことと細い線の巻数を増やすことのトレードオフに関するものでした。最初に判断を下したり、誤った前提を前提としたりせずに敬意を表して、非常に異なる答えを得たでしょう。ただし、これが実際に求められたものであり、OPが意味するものでさえありません。

たとえOPが戻って質問を変更したとしても、この回答は、適切かつ明確に質問することを思い出させるものとして、間違った仮定を事実として述べることから始めないようにします。