単相変圧器の電圧降下について

質問

容量100VAで一次電圧200V、二次電圧100Vの単相変圧器があります。
無負荷の時は二次電圧は100V出ておりますが、負荷をかけるとトランスの二次側の端子電圧が85V程に低下します。
一つ疑問に思ったのですが、「トランスの二次側端子電圧=誘導起電力」で二次側端子電圧の変化は4.44fnΦmになると思いますが、周波数も巻数も磁束も変化していないのに、何故トランスの二次側の端子電圧が低下するのでしょうか？
負荷の端子電圧が下がるのは電線のインピーダンスでの電圧降下があるので分かりますが。
ちなみに200VAの変圧器に変更したら負荷がかかっても100Vから変わらず問題ありません。
変圧器の仕組みを理解するためにも是非ご教授お願い致します。

回答No.3

ryou4649 · ベストアンサー

電線のインピーダンスでの電圧降下がお分かりなら話は簡単だと思います。
変圧器の巻線は超伝導体でできているわけではないので電気抵抗(巻線抵抗)があります。
また、巻線はコイルなのでリアクタンス(磁気漏れリアクタンス)もあります。
つまり二次側には配線のインピーダンスより大きい巻線のインピーダンスが存在するのです。負荷に電流を流すとこのインピーダンスで電圧降下を起こすため、端子電圧は起電力より電圧が低くなるのです。

お礼

皆さまご回答有難うございます。
もう少し質問させて下さい。
変圧器は変圧器内のインピーダンスを加味した上で変圧器の端子電圧に100Vが出るようになっており定格容量100Wの負荷を繋ぐと1A出る。
変圧器の二次側にはr2,x2の巻線抵抗と漏れリアクタンスがあるが、この数値は変わらない。
よって電圧降下は電流に比例するため、100VAの変圧器で二次側変圧器端子が85Vになったのは変圧器内のインピーダンスで15Vの電圧降下が起こる程の電流が流れた？
(かなりの電流になるような気がしますが…)

回答No.5

ryou4649

No3です。
定格電圧200/100Vで定格負荷100VAでの変圧器に100VAの負荷をかけて二次側端子電圧が85Vになるというのでしたら、No4さんの言うとおり粗悪品かもしくは深刻な故障だと思います。
どちらにしても使わない方がいいと思います。

お礼

負荷が100Wだったかどうかも定かではありませんが、無負荷の時は100Vで負荷がかかった時は85Vだったのは間違いありません。
仮に負荷が100W以上だと、定格電流を超えて損傷しますよね？実際は遮断機等が動作すると思いますが。
85Vになる要素は過負荷で電流が増え、トランスの内部インピーダンスでの電圧降下の増加(損傷する程の電流ではない範囲での過電流)か、トランスの不良でしょうか？

回答No.4

mdmp2

「負荷をかけると」とありますが、どのような負荷なのかご質問からはわかりませんので100W 力率1 の負荷（例えば白熱電球）とします。
変圧器の定格二次電圧は定格二次電流が流れたときの値です。
定格二次電圧100V, 定格容量100VA の変圧器の二次側に100W, 力率1 の負荷をつなぐと二次電流は定格値と等しい1A となり、そのときの二次電圧は100V になります。無負荷のときは二次電圧が上昇します。（変圧器そのものの力率は1 ではありませんので、細かいことをいえば、多少の違いはあります。)
それが、85V になるなら、その変圧器は粗悪品です。

回答No.2

fujiyama32

＞容量100VAで一次電圧200V、二次電圧100Vの単相変圧器があります。
＞負荷をかけるとトランスの二次側の端子電圧が85V程に低下します。
容量100VAの単相変圧器に負荷を加えますと電流が流れます。
定格容量が100VA、二次電圧100Vの場合、定格電流は1Aになります。
変圧器の鉄心には電流1Aに相当する磁束が流れることになります。
仮に200VAの負荷を加えますと負荷電流が２Aに増加します。
鉄心に流れる磁束も、2倍程度に増加します。
この結果、電圧降下も大きな値になります。

200VAの変圧器であれば、2次側に200VAの負荷を加えても流れる電流
は2Aで、定格電流ですので磁束も定格状態となり決められた定格電圧
となります。

回答No.1

noname#252332

カセットデッキやビデオデッキなどナウなヤングのみなさんが欲しくてたまらない最近の家電の磁気テープには、磁気で情報が保存されています。小さな音は小さな磁力で、大きな音は大きな磁力として、信号の変化が保存されています。では、これに磁石を近づけて磁化の具合が変わっても、信号の振動する位置が変わるだけで、情報が消えると言う理屈はこれだけでは呑み込めません。実際、弱い磁石を磁気テープに近づけても、ノイズが乗ることは有りますが音が消えると言うことは有りません。クレジットカードやキャッシュカードの磁気も同じです。（ちなみに二重の脱線ですが最近のカバンについている磁石の留め具はキャッシュカードの磁気に悪影響はないのかと質問したところ、それは何とも言えないと言う回答でした。無責任だと思いませんか？　カバンにキャッシュカードを入れる方が悪いのか？　そのかばんを買う者が馬鹿なのか？）

　ところがある程度以上の強力な磁石を磁気テープに近づけると、音が消えてしまいます。これは、その磁化物に飽和と言うことが起きたからです。鉄をある程度以上磁化しようとすると、それ以上は磁化できないと言う限界が現れます。テープの情報を消したり、あるいは最新のブラウン管式のテレビを消磁する器具も、ただ磁石と言うだけではなく、相手を飽和させるほどの強力な磁力が必要で、それによって相手の情報を消したり、あるいは交流の強力な電磁石を徐々に相手から離すことによって残留磁気を確実にゼロにすることができるのです。

　脱線でしたが、トランスのコアにも、磁気の飽和と言うことが起きて、コアの能力以上の入力は磁力にならず熱として捨てられることになります。ちょっと説明が漫画的ですが、これが小さなトランスの電圧が下がる原理です。