三相変圧器の巻数比はどのように計算されますか？

ちょっと、そこ！三相電源変圧器のサプライヤーとして、私はこれらの重要な機器の巻数比を計算する方法についてよく質問を受けます。そこで、わかりやすく噛み砕いて考えてみました。

基本から始めましょう。三相電力変圧器は、電力システムの重要なコンポーネントです。三相電気ネットワーク内の異なる電圧レベル間で電気エネルギーを伝送します。巻数比は、変圧器の一次電圧と二次電圧の関係を決定する基本的なパラメータです。

トランスの巻数比 (N) は、一次巻線の巻数 (Np) と二次巻線の巻数 (Ns) の比として定義されます。数学的には、次のように表現できます。

N = Np / Ns

しかし、現実世界のアプリケーションではこの比率をどのように使用すればよいでしょうか?さて、巻数比は変圧器の電圧比に直接関係します。電磁誘導の原理により、一次電圧(Vp)と二次電圧(Vs)の比は巻線比に等しくなります。つまり:

N = Vp / Vs

一次電圧が 10,000 ボルト、二次電圧が 400 ボルトの三相電源変圧器があるとします。巻数比を計算するには、一次電圧を二次電圧で割るだけです。したがって、N = 10000 / 400 = 25 となります。これは、一次巻線が 25 回巻かれるごとに、二次巻線が 1 回巻かれることを意味します。

さて、三相システムを扱う場合、状況はもう少し複雑になります。三相変圧器には、3 セットの一次巻線と二次巻線があります。ただし、各相の巻数比の計算は、単相変圧器と同じ原理に従います。

デルタ接続された一次側とスター接続された二次側 (またはその逆) の場合、線間電圧と相電圧を考慮する必要があります。デルタ結線では、線間電圧は相電圧と等しくなります (Vline = Vphase)。一方、スター結線では、線間電圧は相電圧の √3 倍になります (Vline = √3Vphase)。

例を挙げてみましょう。デルタ接続された一次側とスター接続された二次側を備えた三相変圧器があるとします。一次線間電圧 (Vp_line) は 11,000 ボルト、二次線間電圧 (Vs_line) は 400 ボルトです。

まず、相電圧を見つける必要があります。デルタ接続された一次側の場合、Vp_phase = Vp_line = 11000 ボルトです。スター接続された二次側の場合、Vs_phase = Vs_line / √3 = 400 / √3 ≈ 231 ボルトです。

次に、相電圧を使用して巻数比を計算します。 N = Vp_phase / Vs_phase = 11000 / 231 ≈ 47.62

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巻数比を正しく計算することは、三相電源変圧器を適切に動作させるために非常に重要です。巻数比が正しくないと、二次側で過電圧や不足電圧などの問題が発生し、接続された機器が損傷する可能性があります。

三相電源変圧器を選択するときは、電圧要件を明確に理解していることを確認してください。必要な一次電圧と二次電圧を把握し、巻数比の計算を使用してアプリケーションに適切な変圧器を確実に選択する必要があります。

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参考文献

• JR Lucas の電力システム
• 電力システムの解析と設計: John J. Grainger および William D. Stevenson Jr.