さまざまな種類の変圧器を理解する

ラップトップの充電器の上にある分厚いプラスチックのレンガや、電柱の上にある大きな灰色のシリンダーに気づいたことはありますか?彼らは退屈そうに見えますが、実は舞台裏で重要な仕事をしています。これらは変圧器です。これがなければ、送電網を流れる異常な高電圧の電気が 0.5 秒ほどで家中のすべての機器を故障させてしまいます。--コーヒーメーカーは基本的に小さな爆弾になってしまいます。

電気はパイプの中の水のようなものだと考えてください。電圧は圧力です。発電所はその圧力を-数十万ボルト-まで上げて、途中であまり損失を与えることなく長距離まで電力を送り出すことができます。しかし、消防ホースの爆発に携帯電話を直接接続することはできません。-パーティーの風船に高圧洗浄機を入れようとするようなものです-すぐに割れてしまいます。

では、トランスフォーマーは可動部品を持たずにどのようにしてその獣を飼いならすのでしょうか?彼らは電磁誘導を使用します。-基本的には「磁気ハンドシェイク」です。 1つのコイルに電気が流れ、磁場が発生します。 2 番目のコイルがその磁場を拾い上げて電気に戻しますが、その電圧はより安全で低電圧です。最もクールな部分は? 2 つのコイルが実際に接触することはありません。そのため、恐ろしい高電圧が寝室のコンセントから完全に隔離されます。{4}}

この目に見えない障壁こそが、ガレージほどの大きさの巨大な変電所であろうと、携帯電話の充電器の中に埋め込まれた小さな変電所であろうと、ほとんどの家庭用変電所がどのように機能するかという点です。同じ物理学を、スケールアップまたはスケールダウンしただけです。

消防ホースで花に水をやる様子を想像してみてください。-大惨事です。だからこそ、「圧力」を上げたり下げたりするための変圧器が必要なのです。電力を何百マイルにもわたって効率的に移動させるために、電力をさらに高めます (高電圧、低電流)。その後、家に近づくと、安全に使用できるように元の位置に戻します。

内部は、金属コアの周りに巻かれた 2 つのコイルだけです。電圧の変化は次のようになります。巻数比-入力側と出力側のワイヤのループ数。

ステップアップ-→ 入力では数回転、出力では多くの電圧がかかります=高い電圧（自転車で高速巡航するために大きなギアにシフトするなど）

降板-→ 入力のターン数が多く、出力のターン数が少ない=電圧は低いが、より多くの電流が利用可能 (急な坂道を這うために小さなギアを使用するなど)

ただし、フリーエネルギーは得られません。電圧を上げると、電流はほぼ同じ割合で低下します。シンプルな比率のトリックですが、エンジニアは壁のいぼから近所全体に至るまで、あらゆるものに合わせて電力を完璧に調整できます。

柵で囲まれた、うなり声を上げている電気ヤードの横を通り過ぎたら？{0}それらは電源変圧器-発電所と都市の間で大量のエネルギーを運ぶ重量物運搬船。それらは 24 時間年中無休でほぼフルチルトで稼働するように作られているため、深刻な熱を発生し、通常は稼働を維持するために巨大なラジエーター、ファン、オイルポンプが搭載されています。

あなたの家の近くの電柱にある灰色の缶はありますか？それは配電変圧器。その仕事は「ラストマイル」です。ここでは需要が狂ったように飛び交うため、-みんなが一斉に朝食を作り、熱波の最中にはエアコンが作動する-ため、これらの機器は、豪華な冷却装置を使わなくても、こうした急上昇や急降下に対処できるように設計されています。彼らは巨人よりも小さく、天候に強く、ポンド当たりの効率がはるかに低いですが、そうである必要はありません。少数の家に餌を供給するだけの場合、効率はそれほど重要ではありません。

そのため、モンスターは巨大で、極のモンスターは比較的コンパクトです。

古いステレオや安物のアンプを開けると、うなり音を立てる四角いトランスが見つかるでしょう。{0}}それは、これらの四角いコアの角から磁場が漏れ、金属部品が振動し、あの迷惑な 60 Hz の騒音が発生するためです。

よりスマートな設計では、トロイダル（ドーナツ-の形をした）コア。鋭利な角がない=漏れがほとんどありません。磁場はうまく抑制されたままになります。結果？

基本的に無音

はるかに小さくて軽い（多くの場合、サイズ/重量は半分）

近くの回路との干渉が少ない (オーディオ機器に最適)

エネルギーの無駄が少なくなるため、より涼しく動作します

欠点は？製造コストが高いため、静音性とコンパクト性が重視されるハイエンド電子機器でよく使用されます。{0}

通常のトランスは、入力と出力の間で中性線を共有します。トースターには大丈夫ですが、手術室では致命的です。アン絶縁変圧器ダイレクトメタルパスを完全に切断します。エネルギーは磁場のみを介して飛び越えます。-連続したワイヤーはありません。それは厚いガラス窓を通してメモを渡すようなものです。メッセージは伝わりますが、誰もそこから手を伸ばして相手を掴むことはできません。

この「ガルバニック絶縁」は 2 つの大きなことを行います。

一方の故障が他方の誰かに衝撃を与えるのを防ぎます (患者の安全にとって非常に重要です)

敏感なモニターを混乱させるグリッドからの電気ノイズ/スパイクをブロックします。

通常の電圧計を 100 kV 線に直接接続することはできません。入力計器用変圧器-電圧または電流の安全な縮小コピーを作成します。{{1}

計器用変圧器 (PT)- は、メートルあたり 120 V 程度まで大きな電圧を降圧します

変流器(CT)- ドーナツ- の形をしており、主線が穴を通過しています。磁場を介して電流を感知し、スケールダウンします

メーターは表示されている「モデル」と同じくらい優れているため、非常に正確です。

固体のスチールコアは、次のおかげでそれ自身の小さな電気ヒーターに変わります。渦電流-金属内部で渦巻く電気のループが熱としてエネルギーを浪費します。解決？極薄の鋼板を何枚も重ね、それぞれ絶縁ワニスでコーティングします。-ラミネート加工により、大きな渦巻きが小さな無害な渦巻きに分解されます。廃熱が減り、効率が向上します。古典的なトランスフォーマーのハム音が聞こえますか？ほとんどの場合、シートが互いに振動します。

大型の室外機は通常、熱を逃がし断熱する特別な鉱物油のタンク内に設置されています。非常に効率的ですが、可燃性があるため-屋内では適していません。

ドライ-タイプ変圧器はオイルを飛ばします。通気孔 + 樹脂コーティング + 自然対流を使用します。ショッピングモール、学校、病院にとっては安全です-流出や火災の危険はありません-が、大型で熱の放散効率が低くなります。

単相-対三相-: パルス電力と平滑電力

単相-は、片足で自転車をこぐようなものです。-力は波のように発生します（ほとんどの場所で 1 秒間に 60 回）。照明、テレビ、冷蔵庫に最適です。

3 フェーズとは、完璧なタイミングで 3 つのペダルを踏み、-常に 1 つを踏み続けるフェーズです。非常にスムーズで振動もありません。工場、大きなエレベーター、重いモーターが大好きです。

ほとんどの家庭では、電柱の 3 相のうちの 1 つから単相を取り出しています。{0}産業スポットは 3 つすべてを取得します。

通常の変圧器=2 つの別々の巻線。

単巻変圧器=は、途中のどこかにタップが付いた 1 つの連続した巻線です。

銅の量が減り、小型、軽量、安価、効率が向上します…しかし、絶縁はありません。入力と出力は電気的に接続されています。

用途: 旅行用電圧コンバータ、小さな電圧降下の修正、大型モーターのソフトスタート-。

間違ったものを選択すると、高価な装備を吸ったり、火を起こしたりする可能性があります。自分自身に問いかけてください:

正確な入力電圧と出力電圧?一致する必要があります。