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電源トランスの無負荷損の測定

 現在トランスを使ったグリッドタイインバーターを製作中です。ここで気になるのがトランスの損失。特に無負荷でも流れ続ける励磁電流による損失(無負荷損)が問題です。この損失が大きいと太陽光発電のエネルギーが無駄に使われることになります。

 もっと大きな問題は、トランスをAC100Vにつなぎっ放しで使うと24時間連続でこの損失が発生してしまうわけで、曇った日などは発電量をトランスの損失が上回ってしまう可能性だってあります。

 ということで使用するトランスの無負荷損を測定してみました。

▼メイントランス
約80Wのトランス
 これはAVアンプの電源トランスで容量は80Wくらいだと思います。トランスの無負荷損は鉄損で、鉄心の量が増えればその分だけ損失も増えます。つまり大きなトランスを使うとその分だけ鉄損が増えることになります。うちの太陽電池パネルは30Wなのでこのトランスの容量はやや過剰で、損失がどの程度になるのか気になるところです。

 もう一つトランスがあります。

▼スタンバイ用トランス
スタンバイ用トランス
 これは常時通電されていて、このトランスでリレーを動かしてメイントランスの電源投入などを行います。

 無負荷の時のトランスの損失を測定するのにはワットメーターがあれば簡単ですがあいにく持ってません。単に電流だけ測定しても判るのは皮相電力(VA)で有効電力は判りません。

 そこで、以下のような道具を使います。

▼使う道具
使う道具
 左は自作のカレントトランス。別にこんな物を使わなくても回路を切断して電流計を入れればいいのですが、ACラインに接続する場合は慎重にやらないと危険です。
 右側はこの記事の主役、ナツメ電球です。これを使うことで損失測定が可能になります。おっと、これ以外にテスターが必要です。

▼測定原理
測定原理

 測定は電流を測るだけ。但し、a:トランスだけ、b:電球だけ、c:トランスと電球、の3種類の状態の電流を測定します。この三つの状態をベクトル図と式で表すと上のようになります。電球は抵抗負荷なので位相ずれが無いことがポイントです。
 状態を表す式を変形するとxを求める式が作れるので、a,b,c の値からxの値(有効電力)を計算で求めることが出来ます。また、xの値が決まればいもづる式にy(無効電力)や位相角も求めることが出来ます。

測定結果
1)メイントランス
 a=47.3mA, b=73.2mA, c=107.8mA, だったので、x=27.5mA y=38.5mA。
 100Vを掛けると損失は2.75Wであることが判ります。うーん、これくらいならぎりぎり許容範囲。でも通電しっぱなしにするわけにはいかないレベルです。トロイダルかカットコアのトランスが見つかれば交換したいところです。
 ちなみに皮相電力は3.85var,位相角は54.5度になります。

2)スタンバイトランス(ワッテージの小さい電球に変えてます)
 a=8.5mA, b= 36.7mA, c=41.0mA, だったので、x=3.6mA y=7.7mA。
 100Vを掛けると損失は0.36Wであることが判ります。これくらいだったらこのトランスは通電しっぱなしで使っても大丈夫です。

 ということで、めでたくトランスの無負荷損を測定することが出来ました。

 ところで、この計算は交流理論の基本中の基本。試験にも出題されそうな内容です。絶対に学生時代にも解いた問題だと思います。でも日頃から使っていないと、こういう方法があるということになかなか気付かないもんです。

 ひと手間かかりますが、ワットメーターが無くても消費電力や力率を正確に測定できるこの方法。覚えておけば何かの時に役立つと思います。
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tag : 変圧器 鉄損 励磁電流

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こんにちは!!
ご無沙汰しております。
二度にわたる入院にて、身も心も参っております。(汗
少しずつ頑張って通常生活に戻りたいと思っています。

今日は、なんとも素敵な情報をいただきありがとうございました!!!
早速カメラを片手にゆっくりと散歩がてら撮影に行って来ました!
こんなに咲いているとは〜〜!!!!
驚きです。
クリーム色に少しピンクがかっている花もあり、とても綺麗でした。
ありがとうございました!!!
明日にでも写真はアップしたいと思っています。
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