コアの定義と動作原理
あ 変圧器 は、電磁誘導を通じて 2 つ以上の回路間で電気エネルギーを伝達する静電磁装置です。それは次の原理に基づいて動作します ファラデーの電磁誘導の法則 これは、変化する磁場が導体に起電力 (EMF) を誘導すると述べています。
変圧器の動作を支配する基本方程式は次のとおりです。
Vp/Vs = Np/Ns = Is/Ip
ここで、Vp と Vs は一次電圧と二次電圧、Np と Ns は一次巻線と二次巻線の巻数、Ip と Is は一次電流と二次電流です。 理想的な変圧器は 95 ～ 99% の効率を達成します 動力伝達用途に。
変圧器の大分類
変圧器は、電圧レベル、構造、および用途に基づいて分類されます。主な違いは、電力変圧器と配電変圧器にあります。
電圧レベルと用途別
- 電源変圧器: 定格は 200 MVA および 33 kV を超え、送電ネットワークで使用されます。 通常98%を超える効率
- 配電変圧器: 定格は 200 MVA および 33 kV 未満、エンドユーザー消費用に降圧電圧、動作時 年中無休、平均負荷 50 ～ 70%
- 計器用変圧器: 測定および保護用の変流器 (CT) および計器用変圧器 (PT) を含む
- あutotransformers: 単巻設計の製品 材料を 30 ～ 40% 節約 従来の2巻線トランスと比較して
構造と冷却方式別
| タイプ | 冷却媒体 | 容量範囲 | 代表的な用途 |
|---|---|---|---|
| ドライタイプ | あir | 最大30MVA | 屋内高層ビル |
| 油入 | ミネラルオイル | 最大1000MVA | 屋外、変電所 |
| キャストレジン | エポキシ樹脂 | 最大25MVA | 過酷な環境、海洋 |
配電用変圧器の仕様と規格
配電変圧器は電力網の最終電圧変換段階であり、通常は降圧型です。 11 kV または 33 kV ～ 400/230 V 住宅用および商業用。これらの変圧器は、規制機関によって義務付けられた特定の効率要件に従って連続運転できるように設計されています。
主要なパフォーマンス基準
- DOE 2016 基準 (米国): 最低効率を義務付ける 25 kVA ユニットの場合は 98.3% そして 2500kVA ユニットの場合は 99.0%
- EU エコデザイン指令: Tier 2 要件、2021 年発効、最大負荷損失と無負荷損失を指定
- 一般的な評価: 5 ～ 167 kVA の単相ユニット。 15 ～ 5000 kVA の三相ユニット
最新の配電変圧器は アモルファス金属コア 無負荷損失を低減するには、 60-70% 従来のケイ素鋼コアと比較して、年間エネルギー節約量 1台あたり500～1000kWh .
内部コンポーネントと構造の詳細
変圧器の構造には、効率的なエネルギー伝達と長期的な信頼性を確保するために連携して動作する精密設計のコンポーネントが含まれます。
コアコンポーネント
- 磁気コア: 積層ケイ素鋼（厚さ0.23～0.35mm） シリコン含有量3% 渦電流損失を減らすため。通常、コア損失 0.5～1.5W/kg 1.5テスラで
- 巻線: 銅またはアルミニウムの導体。銅のオファー 40% 優れた導電性 ただしコストが高くなります。典型的な電流密度 2-4A/mm²
- 断熱システム: クラフト紙、プレスボード、またはノーメックス。のために設計された 105℃～220℃ 温度クラス
- ブッシング: 特定の電圧レベルに定格された磁器または複合絶縁体。一般的な沿面距離 25～31mm/kV
保護およびアクセサリコンポーネント
- ブッフホルツリレー: 上記油入変圧器用ガス検知装置 500 kVA 内部障害の早期警告を提供します。
- コンサベータタンク: 油を収容する膨張容器は温度変化により容積が変化します（ ±10%の音量変動 )
- 圧力逃がし装置: 急速圧力解放機構が作動 通常の動作圧力より 50 ～ 100 kPa 高い
- 温度監視: RTD センサーまたはサーモスタット スイッチを次のように設定します。 90～110℃ アラームしきい値
- タップチェンジャー： オンロードまたはオフサーキットの電圧レギュレーションを提供し、通常は ±5%～±10% 電圧調整 1.25%または2.5% ステップ
あir Conditioner Transformers: Technical Specifications and FAQs
あir conditioning systems utilize specialized transformers to power control circuits, thermostats, and contactor coils. These are typically 240V または 480V を AC24V に変換する降圧変圧器 低電圧制御システム向け。
よくある技術的な質問
AC変圧器の標準的なVA定格はどれくらいですか?
住宅用 HVAC 変圧器の定格は一般的に次のとおりです。 40VA、50VA、または75VA 、商用ユニットでは必要な場合がありますが、 100-250VA 電力が供給されている制御デバイスの数に応じて異なります。
AC変圧器が故障するのはなぜですか?
主な障害の原因は次のとおりです。 過熱 (故障の 65%) 、電圧サージ（20%）、湿気の侵入（10%）、製造上の欠陥（5%）。を超える動作温度 80℃ 絶縁劣化が急激に加速します。
HVAC の制御変圧器と絶縁変圧器の違いは何ですか?
制御トランスは突入条件下で電圧調整を優先し、 90～95%の電圧 コンプレッサー起動中。絶縁変圧器は、次のようなガルバニック分離を提供します。 1:1の巻数比 安全性と騒音低減のため。
交換用変圧器のサイズはどのように決めればよいですか?
すべての負荷電流を合計して、合計 VA 要件を計算します。 変圧器 VA = 1.25 × (すべての制御装置の VA 定格の合計) 。 25% の安全マージンは、コンタクタやリレーからの突入電流に対応します。
| あpplication | 入力電圧 | 出力電圧 | 推奨されるVA |
|---|---|---|---|
| 住宅分割制度 | 208-240V | 24V | 40-50VA |
| 商業用屋上ユニット | 480V | 24V | 75-100VA |
| ヒートポンプシステム | 208-240V | 24V | 50-75VA |
| マルチゾーンコントロール | 208-480V | 24V | 100-250VA |
物理原理: 電磁誘導の詳細
変圧器動作の物理学は、マクスウェル方程式と電磁誘導の原理に重点を置いています。交流が一次巻線を流れると、コア内に時間変化する磁束Φが発生します。
誘導 EMF は次の方程式に従います。 E = -N × dΦ/dt ここで、負の符号はレンツの法則を表します。周波数 f での正弦波励起の場合、RMS 電圧は次のように最大磁束密度 Bmax に関係します。 V = 4.44 × f × N × Bmax × A ここで、A はコア断面積です。
コア損失は次のもので構成されます。 ヒステリシス損失 (Ph ∝ f × Bmax^1.6) そして 渦電流損失 (Pe ∝ f² × Bmax²) 。最新の方向性ケイ素鋼は、これらの損失を低減し、 0.8～1.2W/kg 1.5 テスラおよび 50 Hz で。
通常、巻線の銅損 (I²R) が原因となります。 損失総額の 50 ～ 70% 全負荷時、漏れ磁束による漂遊損失が寄与 5～15% 。総損失は変圧器の温度上昇を決定します。 油浸ユニットの温度上昇は 65°C に制限されます 標準絶縁クラスの周囲温度を超えます。
