変圧器の出力

質問

内鉄形変圧器は高電圧・大容量に、外鉄形変圧器は低電圧・大電流に適するそうですが、なぜそうなるんですか。
また「高電圧・大容量」「低電圧・大電流」がセットになっているのもちょっと理解できないです。「高電圧・大容量」はなんとなくわかるけど、電圧が高ければV/Rで電流も高くなり、VIで容量が大きくなります。しかし、「低電圧・大電流」はちょっと矛盾ではないですか。負荷が一定でしたら、電圧と電流が比例するのではないでしょうか。
電源の出力の辺りではずっとわからなくて、本とかでも出力電流が増えると、電圧が下がるという話も見たことがあります。
その辺りはどう理解すればよろしいでしょうか。詳しい先輩方はぜひご教示よろしくお願いいたします。

回答No.1

ninoue

電気/電力負荷はKVAやKWで現され、負荷一定であれば電圧と電流は逆比例します。
2KWの熱出力ヒーター負荷で電源としては100,200,400Vが使用可能の場合等を考えてください。

変圧器の大きさはおよそ出力負荷容量で決まり、出力容量が同じであれば電圧が変っても大きさや重量は変りません。

(絶縁に必要なスペースは無視した場合、実際にはKVオーダー以上の高圧、超高圧変圧器では同一容量でも大きくなりますが)

例えばコイル部分の１次/2次断面積、鉄心面積が一定の場合、容量は一定になります。

2次巻数が1,2,4,8と変わって行った場合、2次巻線の断面積はS,S/2,S/4,S/8、長さはL,2L,4L,8Lと変ります。
単位長さ当りの抵抗値は断面積に逆比例するのでr,2r,4r,8rと変わる事になります。

結局2次巻線の抵抗:Rは 1,4,16,64(rL)倍になります。
負荷電力容量が一定の場合、巻数に比例して出力電圧は変化し、出力電流はI,I/2,I/4,I/8等と変化します。
従って2次銅損はR*i^2=一定、放熱に必要な表面積も同じで良い事になります。

>内鉄形変圧器は高電圧・大容量に、外鉄形変圧器は低電圧・大電流に適する

1次2次間の絶縁や巻線の製作の容易さ等から、高電圧や大電流といった特徴的なケースでは内鉄形や外鉄形の物が良く使われているといった意味だと思います。