第二種 電気工事士の過去問 | 予想問題の解説つき無料問題集

変圧器について

変圧器は電圧や電流を大きくしたりする装置です。高校の物理から本格的に習うものです。構造はいたってシンプルですのでリラックスしてください。

変圧器とは?

変圧器とは、トランスとも呼ばれています。

1つの鉄心に一次コイルと二次コイルの2つの巻き線により、電磁誘導作用により交流電圧の大きさや電流を変える装置です。

変圧器の電圧・電流・巻き数の関係

変圧器の一次側の巻き数、二次側の巻き数によって電圧・電流の値が変わってきます。

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こちらが簡易的な変圧器です。

変圧器の動きを式によって表します。

一次側に電圧をかけ、電流が流れます。電流を I1 とします。
電流 I1 が流れると磁界が発生します。
この磁界をΦ( ファイ )とします( 磁界は Φ と定められています )。
巻き数は N1 ですから、一次側の誘導起電力は N1 × ⊿Φ / ⊿t( tは時間で単位は秒 )となります。

一方二次側は、一次側の磁束Φがそのまま、やってきます。
従って二次側で発生する相互誘導起電力は、N2 ×⊿Φ / ⊿t となります。

一次側の誘導起電力と二次側の相互誘導起電力の比は

V1 / V2 = N1 / N2

となります。電圧の比は巻き数の比ということになります。
では、電流はどうなるかです。

一次側の電流を I1 とし、二次側の電流を I2 とします。
一次側の電力を P1 とすると、P1 = V1 × I1 です。二次側の電力を P2 とすると、P2 = V2 × I2
となります。

理想状態における( 磁束が漏れていなく、ジュール熱も発生しない )電力は、P1 = P2 です。
V1 × I1 = V2 × I2 という式ができます。

知りたいのは電流なので、電流の比にします。
先ほどの式 V1 / V2 = N1 / N2 がありますが、これに代入します。
そのまえに電力で作った式を分かりやすくすると

V1 / V2 = I2 / I1

となり、V1 / V2 に代入すると、電流も巻き数比で表すことができます。

N1 / N2 = I2 / I1

となります。

変圧器のまとめ

コイル鳴きについて

「 コイル鳴き 」という言葉を聞いたことがあるかもしれません。

右ねじの法則により、磁界が発生し、フレミングの左手の法則によって、巻き線同士、鉄心など振動が起こる現象です。

変圧器でも起こります。
変電所に行く機会が少ないかもしれませんが、「 ジー 」となっている時があります。
強い負荷がかかると( 電流が多く流れる )、このような状態になることがあります。

これを改善するのは、鉄心と巻き線の隙間を無くすことなのです。
これが一番楽な方法です。
もしくは真逆の発想ですが、負荷を大きくしないことです。

変圧器の必要性

この電柱にあるグレーの変圧器は家庭用に電圧を下げる目的があります。

発電所から次々と色んな場所へ電気を届けるという目的もあります。

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