単巻変圧器の二次側の対地電圧

質問

定格が440V/200Vの単巻変圧器において、
一次側の対地電圧が248V,272Vであるのに対して、
二次側の対地電圧が122V,247Vとなっています。
負荷を全て切離しても状況は変わらず、
変圧器の対地間の絶縁は良好でした。
単巻変圧器とはこのようなものなのでしょうか？
それとも、どこかに異常があるのでしょうか？
教えて下さい。

回答No.4

ikkyu3 · ベストアンサー

単巻変圧器は正常です。
対地電圧は接地点からの電圧ですから、接地点が何処にあるかを考えます。

単巻変圧器の１次側は３相４４０Ｖの２線から取っているようです。
接地点は、三相スター結線の中性点であるようです。
一次側の対地電圧が248V,272Vですので少し不平衡に成っていますが、線間電圧４４０Ｖのスター電圧は、約２５４Ｖですから間違いないと思います。

単巻変圧器の構造、原理はご存知ですね。
一つの巻線に変圧比のタップを出しているだけですので位相は一次側と同じです。

ベクトル図で確認しましょう。
440Ｖの直線を引きます。
220Ｖの点に印をつけます。これが２次電圧（タップ）の位置です。

440Ｖの直線の両端から対地電圧248V,272Vのそれぞれの長さをコンパスで取り弧を描き交わった点が接地点（中性点）です。
直線で結ぶと３角形ができます。
このとき一次側の対地電圧が248Vになった点と二次側の対地電圧が247Vになった点を同じ方にします。この違いは同じ端子なので測定誤差です。

前に印をつけた２次タップの位置（200Ｖ）から接地点までの長さを測り電圧に直します。
133Ｖくらいかもしれませんが、測定誤差や電圧変動などを考えると合っていると思われます。

お礼

大変よく分かりました。有難う御座います。
ただ、図面ではスターの中性点は接地されてはおらず、
各相が16μFのコンデンサで接地されています。
接地されているのでしょうか？

回答No.6

ymmasayan

No.2のymmasayanです。補足にお答えします。

＞御手数ですが、推測値の計算方法を教えて頂けないで
しょうか？

推測値は二線で出しましたので間違っていました。
No.4さんの言われるようにスターの中性点が接地されていると考えると
対地電圧は２５４Ｖになります。No.4さんの推定方法がいいとおもいます。

でも実際には中性点を接地せずコンデンサで仮想の中性点を作って
接地しているようですね。この場合も中性点接地とほぼ同様に考えていいですね。

＞また、変圧器の絶縁が良好であれば問題は無いので
しょうか？
＞実は、この変圧器の後に、さらに200/100Vの単巻変圧器
があって、
＞ここでも対地電圧が162V,248Vとなっています。

単巻変圧器の２段接続ですか。恐いですね。
通常の１００Ｖは片線接地で人体や設備の保護を図っています。
しかしこの回路では１００Ｖであるにもかかわらずその点が考慮されていません。
どのような設備かわかりませんが。

＞100V定格の接続負荷にて地絡が発生した時に、異常電圧がかかって負荷を
＞損傷したりしないのでしょうか？

地絡が発生した場合、４４０Ｖラインの地絡になるかもわかりません。
中性点が完全には接地されていないので地絡電流は少ないとは思いますが
過電圧で設備損傷の可能性は有るでしょう。

回答No.5

ikkyu3

＞各相が16μFのコンデンサで接地されています。
＞接地されているのでしょうか？
同じになります。
各相を同じインピーダンスで接地したので中性点が接地されたことになりますから、ベクトルは同じに書けますね。
コンデンサが実物でしたら容量に許容誤差もあります。

回答No.3

tds2a

変圧器の構造を簡単に説明します。
鉄心（コア）の説明は省略します。
複巻変圧器とは1コイルと2次コイルがそれぞれ独立しているもので限られた範囲内で電圧、電流とも自在に変更可能な特徴があります。
単巻変圧器は1次コイルと2次コイルが単一の構造で一般的には電圧の変更のみに使います。
1例に、接地端子があり、10V、30V、100V、200Vの端子があるとすると、各々の端子は1本のコイルから引き出したもので端子間電圧差の電圧を1次電圧として選ぶことができて、2次電圧も各々の端子電圧を得られます。
欠点としては、コイル巻き回数に比例する電圧は任意得られますがコイルの断面積に比例する電流の変換には限界があります。
従って、単巻変圧器には1側、2次側という構造上の区別はありません、貴方の計測は端子間に相当するものと思います。

回答No.2

ymmasayan

変圧器の対地間の絶縁が良好であれば特に問題にすることは有りません。

大地から浮いているのに対地電圧が出るのは何ら不思議では有りません。
配電線と大地との間の対地静電容量によって配電線の電圧が大地に分圧されます。
コンデンサ２個で仮想の中性線を作ってこれを接地したのと同じ状態です。

ごく簡単に言うと対地電圧の推測値（単純計算値）は一次側２２０Ｖ，２２０Ｖで
二次側は２０Ｖ，２２０Ｖとなるはずです。
しかしこれは配電線の静電容量バランスや電圧計の種類、電圧計を入れたことによる
電圧の変化などで計算どおりにはなりません。

お礼

ありがとうございました。
御手数ですが、推測値の計算方法を教えて頂けないで
しょうか？
また、変圧器の絶縁が良好であれば問題は無いので
しょうか？
実は、この変圧器の後に、さらに200/100Vの単巻変圧器
があって、ここでも対地電圧が162V,248Vとなっています。
100V定格の接続負荷にて地絡が発生した時に、異常電圧が
かかって負荷を損傷したりしないのでしょうか？

回答No.1

tanupon323

>>変圧器の対地間の絶縁は良好でした。

なのに対地電圧があるというのが不思議です。ご質問の文章がよく解らないのですが、なぜ対地電圧が重要なのでしょう？

対地電圧というものは、基準となる一線を中立(ニュートラル)とした場合に、表すべきものであって、大地から浮いている＝絶縁されているのであれば、考慮するものではありません。