変圧器に関しては、知識の要点をしっかり身につけなければなりません！

2. 変圧器はどのように電圧を変換するのですか？

変圧器は電磁誘導の原理に基づいて作られています。鉄心の上にケイ素鋼板（またはケイ素鋼板）を積み重ね、その鉄心の周りに2組のコイルを巻き付けた構造になっています。鉄心とコイルは互いに絶縁されており、電気的に接続されていません。

変圧器と電源側をつなぐコイルを一次コイル（または一次側）と呼び、変圧器と電気機器をつなぐコイルを二次コイル（または二次側）と呼びます。変圧器の一次コイルに交流電源を接続すると、鉄心に変化する磁力線が生じます。

二次コイルは同一の鉄心に巻かれているため、磁力線が二次コイルを横切ることで、二次コイルに誘導起電力が発生し、コイルの両端に電圧が生じます。磁力線は交互に変化するため、二次コイルの電圧も変化します。そして、その周波数は電源周波数と全く同じです。

変圧器の一次コイルと二次コイルの電圧比は、一次コイルと二次コイルの巻数比に関係することが理論的に確認されており、次の式で表すことができます。一次コイル電圧/二次コイル電圧 = 一次コイル巻数/二次コイル巻数。巻数が多いほど電圧が高くなることがわかります。したがって、二次コイルの巻数が一次コイルより少ない場合は降圧変圧器であり、その逆は昇圧変圧器です。

3. 変圧器の設計にはどのような種類がありますか？

（１）相数に応じて、単相変圧器と三相変圧器がある。

（２）用途に応じて、電力変圧器、特殊電力変圧器、電圧調整変圧器、測定変圧器（電圧変圧器、電流変圧器）、小型電力変圧器（低電力機器用）、および安全変圧器がある。

（３）構造によって、コア型とシェル型の２種類がある。コイルは二重巻線と多重巻線があり、オートトランスである。

（４）冷却方式によって、油浸式と空冷式がある。

4. 変圧器の構成要素は何ですか？

変圧器の構成部品は、主に鉄心とコイルで構成されており、その他に油タンク、油枕、絶縁スリーブ、タップヘッドなどが含まれる。

5. 変圧器油の用途は何ですか？

（１）絶縁効果

（２）放熱

（３）アーク効果を排除する。

6. オートトランスとは何ですか？

オートトランスはコイルが1組しかなく、二次コイルは一次コイルから分岐しています。二次コイルは電磁誘導による伝送に加えて、電気も伝送します。このトランスは、通常のトランスよりもケイ素鋼板と銅線が多く使われており、電圧調整によく用いられます。

7. 電圧調整器はどのように調整するのですか？

電圧調整器の構造はオートトランスと同じだが、鉄心はトロイダルコイルに加工され、そのトロイダル鉄心の周りに巻かれている。

二次コイルタップは、スライド可能なブラシ接点を使用しており、接点がコイル表面に沿って環状にスライドすることで、スムーズな電圧調整を実現します。

8. 変圧器の一次コイルと二次コイルの間には、どのような関係がありますか？

変圧器が負荷をかけて運転されている場合、二次コイル電流の変化は一次コイル電流の対応する変化を引き起こします。磁気ポテンシャル平衡の原理によれば、一次コイルと二次コイルの電流はコイルの巻数に反比例します。巻数が多い側は電流が小さく、巻数が少ない側は電流が大きくなります。

これは次の式で表すことができます。一次コイル電流/二次コイル電流 = 二次コイル巻数/一次コイル巻数。

9. 変圧器の電圧変化率はどれくらいですか？

電圧調整器の電圧変化率は、変圧器の主要な性能指標の一つです。変圧器が負荷に電力を供給すると、変圧器の負荷端の電圧は必然的に低下します。低下した電圧値を定格電圧値と比較し、その値をパーセントで表したものが電圧変化率です。

電圧変化率は、次の式で表すことができます。電圧変化率＝[(二次側定格電圧－負荷端子電圧)／二次側定格電圧]×100％。通常の電力変圧器を定格負荷に接続した場合、電圧変化率は4～6％です。

10. 変圧器の出力電圧が定格値であることを確認するにはどうすればよいですか？

電圧が高すぎても低すぎても、変圧器の正常な動作と寿命に影響が出るため、電圧を調整する必要があります。

電圧調整の方法は、一次コイルに複数のタップを引き出し、それらをタップヘッドに接続することです。タップヘッドは接点を回転させることでコイルの巻数を変更します。タップチェンジャーの位置を調整することで、必要な定格電圧値を得ることができます。なお、電圧調整は通常、変圧器に接続されている負荷を遮断してから行うべきであることに留意してください。

11. 一般的に使用されている小型変圧器にはどのようなものがありますか？また、それらはどこで使用されていますか？

小型変圧器とは、容量が1kVA未満の単相変圧器を指し、主に電気機器制御用電源変圧器、電子機器用電源変圧器、安全照明用電源変圧器として使用されます。

12. 変圧器の運転中の損失はどれくらいですか？損失を減らすにはどうすればよいですか？

変圧器の運転における損失は、以下の2つの要素から構成されます。

（１）は鉄心によって生じる。コイルに通電すると、磁力線が交互に変化するため、鉄心内で渦電流損失とヒステリシス損失が発生し、これらを総称して鉄損と呼ぶ。

（２）これはコイル自体の抵抗によって生じます。変圧器の一次コイルと二次コイルに電流が流れると電力損失が発生し、この損失を銅損と呼びます。

鉄損と銅損の合計が変圧器の損失であり、これらの損失は変圧器の容量、電圧、および機器の稼働率に関係します。したがって、変圧器を選定する際には、機器の稼働率を向上させるために、機器の容量が実際の使用状況とできるだけ一致するようにし、変圧器を軽負荷で運転しないように注意する必要があります。

13. 変圧器の銘板は何ですか？銘板に記載されている主な技術データは何ですか？

変圧器の銘板には、変圧器の性能、技術仕様、および適用場面が記載されており、ユーザーの選定基準を満たすために使用されます。通常、注目すべき主な技術データは以下のとおりです。

（１）定格容量のKVA。つまり、定格状態における変圧器の出力容量。例えば、単相変圧器の定格容量＝U線×I線、三相変圧器の容量＝U線×I線。

（２）定格電圧（ボルト）。一次コイルの端子電圧と二次コイルの端子電圧（負荷に接続されていない場合）をそれぞれ表示します。三相変圧器の端子電圧は、線間電圧Ulineの値を指すことに注意してください。

（３）定格電流値。定格容量および許容温度上昇の条件下で、一次コイルと二次コイルを長時間通過することが許容される線電流Ilineの値を指します。

（４）電圧比。一次コイルの定格電圧と二次コイルの定格電圧の比を指します。

（５）配線方式。単相変圧器は高圧コイルと低圧コイルがそれぞれ１組しかなく、単相でのみ使用可能ですが、三相変圧器はY/△タイプです。上記の技術データに加えて、変圧器の定格周波数、相数、温度上昇、変圧器のインピーダンス率などがあります。

14. 変圧器の選び方とは？変圧器の適切な容量をどのように決定すればよいか？

まず、電力使用場所の電源電圧、使用者の実際の電力負荷、および場所の状況を調査し、変圧器の銘板に記載されている技術データに基づいて一つずつ選定する必要があります。一般的に、変圧器の容量、電圧、電流、および環境条件を総合的に考慮する必要があります。中でも、容量を選定する必要があります。変圧器の容量は、使用者の電気機器の容量、性質、および使用時間に基づいて、必要な負荷を決定するために選定する必要があります。

通常運転時、変圧器の電力負荷は定格容量の約75～90%であるべきです。運転中に、変圧器の実際の負荷が50%未満であることが測定された場合は、小容量変圧器を交換する必要があります。変圧器の定格容量が定格容量を超える場合は、大容量変圧器を直ちに交換する必要があります。

同時に、変圧器を選定する際には、変圧器の一次コイルの電圧値は電源供給量に応じて決定し、二次コイルの電圧値は電気機器に応じて選定します。低電圧三相4線式電源を選択するのが最適です。これにより、電力と照明電力を同時に供給できます。

電流を選択する際には、負荷がモーター始動時のモーターの要求を満たすことができることを確認する必要があります（モーターの始動電流は、降下運転時の電流の4～7倍大きいためです）。

15. 変圧器を過負荷にしてはいけないのはなぜですか？

過負荷運転とは、変圧器の銘板に記載されている電流値を超える運転を指します。

過負荷は、通常過負荷と事故過負荷に分けられます。前者は、通常の電力供給条件下でのユーザーの電力消費量の増加を指します。これは変圧器の温度上昇、変圧器絶縁体の劣化促進、耐用年数の短縮につながるため、変圧器の過負荷運転は禁止されています。

特別な状況下では、変圧器の短時間の過負荷運転は、定格負荷の30%（冬季）を超えてはならず、夏季は15%を超えてはならない。

16. 変圧器は運転中にどのような種類のテストを行うべきですか？

変圧器の正常な動作を確保するため、以下の試験を頻繁に実施する必要があります。

（１）温度試験。変圧器の動作状態が正常かどうかは、温度が非常に重要です。規制では、上部油温が８５℃を超えてはならない（つまり、温度上昇が５５℃を超えてはならない）と規定されています。一般的に、変圧器には専用の温度測定装置が備えられています。

（２）負荷測定。変圧器の利用率を向上させ、電力損失を低減するためには、変圧器の運転において、変圧器が実際に供給できる電力容量を決定する必要があります。測定作業は通常、各季節の電力消費のピーク時に実施され、クランプ式電流計を使用して直接測定します。電流値は、変圧器の定格電流の70％～80％である必要があります。これを超えると過負荷を意味するため、直ちに調整する必要があります。

（３）電圧測定。規制では、電圧変動範囲は定格電圧の±５％以内と定められています。この範囲を超えた場合は、タップを使用して電圧を規定の範囲内に調整する必要があります。一般的に、電圧計を用いて二次コイルの端子電圧とエンドユーザーの端子電圧をそれぞれ測定します。

（４）絶縁抵抗の測定。変圧器を正常な動作状態に保つためには、絶縁劣化や事故を防ぐために絶縁抵抗の測定を実施する必要があります。測定時には、変圧器の運転を停止し、振動装置を使用して変圧器の絶縁抵抗値を測定してください。測定された抵抗値は、以前に測定した値の７０％を下回ってはなりません。振動装置を選択する場合は、低電圧コイルに５００ボルトの電圧レベルを使用できます。