センタータップの必要性について

質問

ご質問させていただきます。

図のように整流回路にて、センタータップを設ける場合が
あると思いますが、
別にセンタータップを設けなくても、そのままグランドに
落として、出力をとってもいいと思うのですが、
センタータップをとるメリットなどはあるのでしょうか。

どなたかお答えいただけると幸いです。

回答No.6

debukuro

片側をアースすると半波整流
中点タップを取ると両波整流
両波整流すると整流出力のリップルが小さくなります
中点タップを取らなくてもブリッジ整流をすれば同じことになります
リップルは整流出力に含まれる交流電源起源の電圧の揺らめきです

回答No.5

saru1234

No.1 です。

No.1 でのリンク先
http://cbn.la.coocan.jp/elec3/2007/05/37.html​
の図で説明します。

トランス後の整流回路で、最も基本的な形は１番上の「半端整流回路」
です。
質問者さん提示の回路は、２番目の「全波整流回路」に該当します。
理解の順序として、質問者さんは
「トランスの２次側巻線の中央から電極を取り出す」とお考えのようですが、
全波整流の考えはそうでなく、
２次巻線を２つ巻き、１つ目の巻き終わりと２つ目の巻き始めを
結んだ、ということです。

２次巻線に現れる電圧が＋の期間は、１つ目の巻き線側だけに電流が流れ、－の期間は２つ目の巻き線側だけに電流が
流れます。
このように、２つの巻き線が交互にセンタータップを基点とした電圧を
発生し、交互に電流を流しています。

見方を変えれば、
・半波整流回路が２つある。
・２つ目は交流電圧がマイナスの時にも電流を取り出す為に、
プラスマイナスを逆に使う。
ということでもあります。
センタータップを繋がないということは、２つの半端整流回路の
アース側を２つとも繋がない、に等しい事なのです。

回答No.4

info22

#2,#3です。
#3の補足質問について
>カラスの場合
電源側回路の出力＝高圧線
高圧線の中性点＝トランスの中間点
（これらは接地されている）
高圧線のカラス＝ＲＬとして、
カラスの足（d端子）が高圧線に接続されているだけなので、
カラスの足以外（e端子）が接地されていないためカラス（RL）の体に
電位差が発生せず、からすの体に電流が流れない。

>蛇の場合、
蛇は、自分自身はRLに相当し、頭(d端子)は高圧線に接続、しっぽの先は、大地に接地された鉄塔に接続され（しっぽがe点で接地された形になる）、センタータップは高圧線（三相交流）の中性点に相当し、大地に接続され鉄塔（e点）と同電位になっている。
つまり蛇（RL)に高圧電位がもろにかかり大電流が流れ、一瞬で丸焦げですね。

> 基準点というのはどうやって決めるのでしょうか。
>トランスの中間点に０Ｖを作るというのが、よく理解できて
>おりません。（お恥ずかしいです。）

トランスの二次側の電圧（の差）が、基準点からみてできるだけ小さくなる点を基準点（これがセンタータップ）にとります。その基準点が整流回路の出力に接続される回路（電気回路）のアース電位にします。これにより整流回路から直流を効率的（りっぷるをできるだけ小さくして電圧を一定する）に取り出せます。つまり、両方のダイオードの出力側の半端整流波形の振幅が同じになるように、センタータップを基準点とします。

なお、出力を直流にするためには、RLに並列に電解コンデンサが接続されます。

この基準点を負荷のアース点eに接続して、後続回路のアース（接地電位）として使います。

家庭にくる交流100Vの2本線の一方は、柱上トランスのある電柱のところで大地に接地されています。家庭で交流200Vを使う場合は、200Vのトランスのセンタータップを大地に柱上トランスのところで大地に接地してして、家庭には交流100が2つと共通アースの線が配電されてきます。
交流100Vの出力間では交流200Vが取れます。共通アースと交流100Vの片方を使えば交流100Vで使えます。こうすることで家庭内の交流の配線は大地の電位に対して交流100Vの電圧がかかるだけで、感電しても100Vしか身体に加わりませんので感電死事故を避けられます。米国をはじめとする世界の多くの国々が、家庭内交流電源として220Vや240Vを採用してしていますが、その電圧の中性点を基準点にとって大地に接地して、感電してもその電圧の半分しか人の身体にかからない様にして感電死の事故を防いでいます。互い電圧を使うのは電子レンジやオーブンやクーラーなどの加熱能力や冷却能力が強力になるからですね。

回答No.3

info22

#2です。
A#2の補足の質問の回答
>私の認識不足かも知れませんが、
そうですね。認識不足ですね。

電圧（電位差）は電位の基準点をどこに取るかで変わってきます。
トランスの二次側のどこかに電位の基準点を設け、その点の端子を
回路図のeのアースと接続しなければ
RLに電圧は掛けられません。
言い換えれば、ダイオードの出力をd端子に接続しても、電圧の基準点がつながれていませんので、それがe端子とすればeと「トランスの二次側の電位の基準点」との間の空気中のほぼ∞のインピーダンスとRLのインピーダンス比でRLに電圧がかかります。∞のインピーダンスに対してRLは有限ですからRLにかかる電圧はほとんどゼロということです。
なのでRLには電流が流れてもほとんどゼロということです。

トランスに接続された回路の基準点を負荷側のeに接続しない限り、ダイオード出力をdに繋いでもRLに電流が流せません。
つまり、一点接続ではRLに電流が流せません。

蛇足）
このことは、高圧鉄塔の電線にカラスが止まってもカラスが高圧電位になるだけでカラスに高圧電圧が加わって電流が流れるわけではないので死ぬことはありませんね。ところが高圧鉄塔に登った蛇が碍子をまたいで鉄塔と高圧線に触れた瞬間、蛇に高圧がかかり大電流がなだれて焼け焦げて新でしまう事故が発生する例があります。鉄塔は大地に設置され、高圧線の電位の中性点も大地に接地されています。従って蛇によって閉回路ができる結果蛇が大電流が流れて焼け死ぬわけです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

何度もお聞ききして申し訳ありません。

カラスと蛇の例えの中で言うと、

カラスの場合、
回路＝高圧線
大地＝トランスの中間点、
カラス＝ＲＬとして、カラスは回路＝高圧線にいるだけなので、
電位差が発生せず、電流が流れない。

蛇の場合、
蛇は、自分自身がセンタータップとなり、大地と高圧線
を結んでしまうため電圧がかかってしまう。

という認識よろしいでしょうか。

また、基準点というのはどうやって決めるのでしょうか。
トランスの中間点に０Ｖを作るというのが、よく理解できて
おりません。（お恥ずかしいです。）

ご回答いただけると幸いです。

回答No.2

info22

電流は回路がループを構成していないと流れません。
端子aを無くして、a-e間の配線を取り除いて、eをアースに繋ぐ回路を
考えて見えるなら、ダイオードを出た電流が、またダイオードに入ってくる
回路構成にしないとダイオードに電流が流れませんから、
d-e間にも電流が流れず、d-e間に電圧は発生しませんね。
トランスのセンタータップaを設けてe-a間を接続することでダイオードの順方向に整流された電流が流れます。そしてd-e間に全波整流電圧が現れます。

お礼

ご回答ありがとうございます。

私の認識不足かも知れませんが、

eをアースにつなげたときに、例えばeの電圧が０Ｖ（というか
電源電圧との電位差があれば）なら、
電圧が発生するのではないでしょうか。

ご回答いただけると幸いです。

回答No.1

saru1234

> 別にセンタータップを設けなくても、そのままグランドに
> 落として、出力をとってもいいと思うのですが、

よい悪いは用途にもよるので何とも言えませんが、
多くの場合は整流後にコンデンサで「平滑化」し
直流電源として使うと思います。

センタータップを使わず一方向だけ整流すると「半波整流」になります。

谷の時間が多いので、消費電流が多い時などは平滑化がうまく
いかないことがあります。
なのでセンタータップ付きトランスを使い「全波整流」するのが
対策法の１つです。

http://cbn.la.coocan.jp/elec3/2007/05/37.html

質問文
> センタータップをとるメリットなどはあるのでしょうか
の真意はわかりませんが、多分「全波整流が可能だから」が
回答になるでしょう。

ただ、リンク先ページの下の方にあるように、
センタータップなしのトランスでも、
ダイオードブリッジを使えば全波整流は可能です。
ただこの場合はダイオードを２個通過するので、
電圧降下も２倍となり、若干ロスが増えます。
電流が大きければ発熱になり、熱で壊さない為には
放熱も考慮する必要が出てきます。

まぁどの方式も長所もあれば短所もあるし
その短所を補う方法も１つだけではなかったりします。