電気変圧器の内部構成要素は何ですか？

変圧器送電網の要となるのは、目に見えない働き者、送電管です。発電所から家庭や企業へ電気を送ることで、現代社会を支えています。外見はシンプルな鉄の箱のように見えますが、内部には精巧に設計された部品が連携して機能するシステムが構築されています。

電気変圧器は、最も基本的なレベルでは、鉄心、巻線、絶縁システムという3つの重要な内部構成要素から成り立っています。これら3つの部品が連携して、電圧レベルを安全かつ効率的に変換します。

このガイドは単なる部品リストにとどまりません。変圧器の主要な内部部品を分解し、それぞれの役割、連携動作、そして性能と安全性の両面において設計がなぜ重要なのかを解説します。

トランスフォーマーの心臓

変圧器の主要部分は鉄心と巻線です。これらは電圧をあるレベルから別のレベルに変換する基本的なプロセスを担っています。これらの2つの構成要素を理解することが、あらゆる変圧器の動作原理を理解する鍵となります。

コアの主な役割は、磁気エネルギーの低抵抗経路入力側から出力側へエネルギーを運ぶ磁気高速道路のようなものだと考えてください。このエネルギーは効率的に伝達されるため、途中で失われるエネルギーはごくわずかです。

コアは、厚さ0.23～0.5mmの薄いケイ素鋼板で構成されています。各鋼板には、渦電流によるエネルギー損失を低減するために、薄い絶縁層がコーティングされています。この積層構造により、変圧器は効率的に動作します。

最も一般的な設計は、巻線がコアの脚に巻き付けられるコア型と、コアが巻線に巻き付けられるシェル型の2種類です。

巻線は変圧器の心臓部です。巻線は電磁誘導によって回路間でエネルギーを伝達します。この原理はファラデーの電磁誘導の法則によって説明されます。巻線がなければ、エネルギーの伝達は不可能です。

これらのコイルは通常、銅またはアルミニウムで作られています。銅は電気伝導性に優れていますが、アルミニウムは軽量で安価であるため、特定の用途に適しています。

一次巻線と二次巻線の巻数の比率によって、電圧変化二次側の巻数を増やすと昇圧トランスになり、巻数を減らすと降圧トランスになります。

変圧器の信頼性と寿命は、そのサポートシステムに完全に依存します。絶縁システムと冷却システムは、目に見えない保護装置であり、電気的ストレスを管理するそして、運転中の発熱。

絶縁システムは、すべての導電部品を電気的に分離します。これにより、変圧器内部での短絡や危険なアーク放電による故障を防ぎます。

In 油入変圧器、タンク内の液体は主に2つの目的を果たす:このオイルは強力な電気絶縁性を提供し、コアと巻線から熱を除去します。クラフト紙やプレスボードなどの絶縁紙と併用することで、堅牢で信頼性の高い絶縁構造を形成します。

のために乾式変圧器断熱材としては、一般的に固体の鋳造エポキシ樹脂、または換気された筐体内の空気などが用いられる。

エネルギー変換は決して完全に効率的ではなく、通常運転時には鉄心と巻線の両方から熱が発生します。絶縁体の損傷を防ぎ、変圧器を長期間稼働させるためには、この熱を除去する必要があります。

変圧器のサイズや種類に応じて、異なる冷却方法が用いられます。

ドライタイプ：自然換気（AN）またはファンを使用した強制換気（AF）。
油浸：オイル自然対流式（ONAN）は、オイルが対流によって外部ラジエーターに移動する方式で、オイル自然対流式（ONAF）は、ラジエーターにファンを追加して冷却能力を高める方式です。

産業用または商業用を問わず、特定の負荷と環境に合わせて設計された強力な絶縁と冷却システムを備えた変圧器を選択することは非常に重要です。これは、変圧器の動作信頼性と寿命に直接影響します。当社の製品ラインナップをご覧ください。信頼性が高く効率的な変圧器最大限の耐久性を追求して設計されています。

すべての変圧器が同じように作られているわけではありません。変圧器の部品は、用途、定格電力、および変圧器の種類によって大きく異なります。この比較では、一般的な変圧器のカテゴリー間の主な違いを明らかにします。

成分	配電用変圧器	乾式変圧器	電力変圧器
コア	積層シリコン鋼板	積層シリコン鋼板	高品質・低損失鋼
巻線	銅/アルミニウム	銅／アルミニウム（多くは樹脂鋳造）	主に銅製、複雑な巻線設計
絶縁	鉱物油と紙	エポキシ樹脂／空気	高級油脂とプレスボード
冷却	ラジエーター（ONAN）	エアベント（AN/AF）	複雑なシステム（OFAF、ODWF）、ポンプ、ファン
タンク	密閉式鋼製タンク	換気式エンクロージャー	保存装置付き高耐久性タンク

主要な動作部品以外にも、接続、監視、保護のために多くの補助部品が不可欠です。これらの部品が、変圧器の完全な動作システムを構成します。

メンテナンスの観点から、まず最初に点検するのはこれらの部品です。定期点検では、ブッシングに亀裂や異物がないかを確認し、圧力逃がし装置が詰まっていないか、すべてのゲージが正常な値を示しているかを確認します。

ブッシングは、導体が内部巻線を外部の電気ネットワークに接続するための、安全で絶縁された経路を提供します。通常、高電圧や過酷な屋外環境に対応できるよう、磁器や最新のポリマーなどの丈夫な素材で作られています。

メインタンクは、鉄心、巻線、絶縁油を収容する鋼鉄製の筐体で、天候や物理的な損傷からこれらを保護します。大型変圧器では、その上に小型のコンサベータタンクが設置され、一日を通して温度変化に伴う油の膨張・収縮に対応します。

これらの装置は変圧器の安全網である。

ブッフホルツリレー油入変圧器に搭載されているこの装置は、内部故障によって発生したガスの蓄積を検知し、深刻な損傷が発生する前に警報を発したり、回路を遮断したりする。
圧力解放装置バネ仕掛けのバルブで、変圧器タンクを過度の内部圧力から保護する危険なタンク破裂を防ぐ。
監視ゲージ巻線温度計や油面計などの計器は、変圧器の保守や問題の早期発見に必要なデータをオペレーターに提供します。