東芝　変圧器　HCTR-S21

投稿日：2023.03.22

東芝　変圧器　HCTR-S21

発電所で作られた電気は、電線を通して各家庭やビルに届けられます。
しかし、発電所で作られた電気は高い電圧であるため、そのまま家庭やビルで使うことはできません。
そこで、出番になるのが「変圧器」。
電気をたくさん使うビルや工場には6600V以上の高い電圧（＝高圧）、一般家庭には100Vの低い電圧（＝低圧）といったように、各施設の負荷に合わせて、変圧器で電圧を変えることで、安全に電気を使用することができるようになります。

発電所で作った電気を送る送電線には「抵抗」があります。
抵抗があると、電気の一部が熱となって空中に逃げてしまい、発電した電気に損失（ロス）が発生してしまいます。（送電損失）
この「送電損失」を少なくするためには、ある工夫をしなければなりません。
少し専門的な話になりますが、「送電損失は電流の2乗に比例する」という法則があります。
そのため、電流はできる限り低く抑える必要があるんですね。
そこで、高圧で送電して電流を低く抑えることで、送電損失を最小限に食い止めているのです。
このように、電気を無駄にせず各施設に届けるため、施設ごとに調整できる「変圧器」が必要不可欠、という訳です。

変圧器は、電圧を変えるために使われるものです。電圧を下げるものをダウントランス（降圧トランス）、上げるものをアップトランス（昇圧トランス）といい、トランスの中でも、電圧を上げ下げできるものをアップダウントランスと呼びます。

交流電力の電圧の高さを電磁誘導を利用して変換する電力機器・電子部品である。変成器、トランスとも呼ぶ。電圧だけでなく電流も変化する。変圧器は静的な機械であり、周波数を変えずに電力をある電気回路から別の電気回路に転送する 。 交流電圧の変換、インピーダンス整合、平衡系-不平衡系の変換に利用する。

トランスはさまざまな場所に使われています。身近なところではACアダプタにトランスが内蔵されています。

電気は、低い電圧よりも高い電圧のほうが効率よく供給できます。送電中に電線の抵抗などにより消費される電力損失は、電線に流れる電流の2乗に比例します。同じ電力を送るならば、高い電圧のほうが電流を減らせるため、電力損失も少なくなるのです。そのため、発電所で作られた電気は50万Vや20万Vといった高い電圧で送られます。

家庭で使われる電気は一般的に100V、工場や大規模商業施設などに送られる電気は6万Vなど、電気は送電先となる変電所や変電設備などを使って必要な電圧に変換され、それぞれの施設に送られています。発電所から送られてくる交流電流は、トランスを用いれば簡単に電圧を変えられるため、このようなシステムが可能なのです。

また、電子機器を動かすのに必要な電圧は、機器によって異なります。たとえばスマートフォンやタブレットなどの充電は2022年現在では5Vが主流です。しかし一般的な家庭用電源の電圧は100Vであるため、コンセントから充電する場合には電圧を変更しなければいけません。このような場合にもトランスが使われています。

パソコンなどの電子機器に必要なACアダプタも同様に、それぞれの機器を動かすために適した電圧に変更するためにトランスを内蔵しています。

トランスの重要な役割の一つに絶縁があります。詳しい構造は後述しますが、トランスは一般的に電流から磁力を作り出し、その磁力を使い、ファラデーの電磁誘導法則によって電気を伝えるため、入力側と出力側の導線がつながっていません。そのため異常な電流が流れるのを防いだり、出力側に繋がれた電気機器が絶縁不良を起こしてたりしても感電や漏電を防げます。絶縁トランスは医療用コンセントや回路の遮断防止などに使用されています。