電源トランスにかける周波数を変えるとどうなるか

質問

私は家に５０Ｈｚの商用電源用のトランスを持っているのですが、例えばこのトランスに１００Ｈｚの信号を加えるとこのトランスのタップから取れる電流は単純に２倍になるのでしょうか？（ただし信号といっても普通の商用電源をブリッジ整流してそれをＨブリッジ回路で１００Ｈｚでスイッチングして出来た信号です。）素人の質問で大変恐縮ですがどなたかご教授お願いします。

回答No.5

miran_2006 · ベストアンサー

質問者さんと全く同じことを考えてトランスを製作したことがあります。
ご存知の通り、周波数が上がるとコアの断面積が小さくて済むので、同じ電力を取り出すのにトランスの体積が小さくなるのでは？
と、考え、当時取り扱っていた商品に入るサイズで設計してトランスメーカに作ってもらって試したことがあります。
結果は、体積比で考えた場合に、若干効率が上がる程度で、無理やり体積を小さくしたため、発熱の問題が浮上しました。
電送効率は、むしろマ～イ♪
設計自体はＡＹだったので厳密な計算まではしませんでしたが、若干の体積比のＵＰの割には、伝送効率の低下や発熱などで私的な結論はＮＧでした。
おそらく、＃４さんが言うように綺麗な正弦波でない事が、伝送効率の悪さと、発熱の原因だと思います。

回答No.4

noname#74145

１００Ｈｚと言ってもきれいな正弦波では有りませんよね。と言うことは大雑把に言って入力波形を微分したような出力波形になりませんかね。

仮に正弦波を50ヘルツ～10キロヘルツ位まで変化させた場合は入力インピーダンスは当然変化し、更に巻き線間の静電容量の影響、鉄損、銅損などの影響も無視できません。場合によっては特定の部分で共振が起こり出力電圧が異常に高くなるかも知れません。

但しご質問の条件ですと正弦波ではないので出力波形は入力を微分したようなパルス状の波形になると思いますが。
と言う事は周波数よりも波形の歪が問題になり取り出せる電力は素直に50ヘルツを入れた特よりも小さくなると想像されます。

回答No.3

tadys

50Hz→100Hzぐらいでは大きな影響は無いでしょう。
取り出せる電流は若干少なくなるかもしれません。

周波数を下げる場合、トランスの励磁電流が増加して焼損する場合があります。
（60Hz専用に設計されたトランスを50Hzで使用する場合は注意が必要です。）

周波数をあげる場合は鉄損、銅損が増える恐れがあります。
また、漏れインダクタンスの影響も大きくなり電圧変化が大きくなるでしょう。

トランスの層間耐圧試験では定格の２倍以上の周波数で２倍の電圧を印加して試験するのが普通です。

回答No.2

foobar

一次側に加える電圧の大きさは同じとします。
・周波数を上げても二次に出てくる電圧はあまり変わりません。
・負荷電流を流したときの電圧降下は、周波数を上げると大きくなります。（漏れリアクタンス(jwl)が大きくなるので）
・取り出せる最大電流はあまり変わりません。（最大電流は発熱（巻き線抵抗）で制限されていることが多いので）
・一次側に流れる励磁電流は下がります（励磁リアクタンスが増えるので）

周波数を下げると、鉄心の磁気飽和の影響が出てきますので、もう少し複雑になります。（印加電圧上限が下がる）

お礼

ありがとうございます。よく分かりました。

回答No.1

okormazd

熱はどうなるか考えないとして、
大雑把に、
di/dtが2倍くらいになるだろうから、電圧が2倍くらいになるだろう。
XL=2πfLだから誘導リアクタンスが2倍くらいになるので、とりだせる電流が半分くらいになるだろう。

と思うが。