電源トランスのインダクタンスついて

質問

現在1次側１００Ｖ、2次側２００Ｖの電源トランスを使用しています。

1次側、2次側に何も接続されていない状態にし、1次側のインダクタンス（Ｌ）を測定器で
測ったところ、０．５Ｈでした。また巻き線の抵抗値は３０Ωでした。

2次側を無負荷の状態で1次側にＡＣ１００Ｖを加えたときの、1次側に流れる電流を計算してみました。（周波数は６０Ｈｚです。）
　Ｉ＝Ｖ／（（２πf Ｌ）＋Ｒ）　　　Ｉ：電流　Ｖ：電圧　ｆ：周波数　Ｌ：インダクタンス　Ｒ：巻き線抵抗値
の式に数値を代入し
　Ｉ＝１００　／　（（２π×６０×０．５）＋３０）　＝　約０．４６　（Ａ）
となりました。

実際にＡＣ１００Ｖを接続して流れる電流を測定したところ９０ｍＡとなり、計算値と違っていました。

電流を求める計算方法が間違っているのでしょうか？
それとも他に考えられる原因はありますでしょうか？

アドバイスのほど、よろしくお願いいたします。

回答No.5

tadys · ベストアンサー

普通の磁性体は磁場と磁束の関係が直線にならないので、トランスは非線形のディバイスです。
非線形の場合、電圧（又は電流）の大きさが異なるとその特性も異なってきます。

実際の動作と測定器で測定する場合とでは加わる電圧が異なるので両者でインピーダンスの値が同じにならない事も十分考えられます。
測定器の測定値が信頼できない場合もあるのです。

お礼

ご回答ありがとうございました。
なるほど、そういう可能性もあるのですね。
参考になりました。

回答No.4

tadys

＞一度2次側を短絡したことで、残留磁界はなくなりますでしょうか？
無くなりません。
磁気を消すには交流磁界にさらしておいて徐々に磁界をゼロにします。
高温にすれば磁気は消えますがトランスではそこまでの加熱は出来ませんね。
トランスの場合は定格電圧を加えておいて徐々に電圧を下げて行けばゼロに出来ます。

お礼

ありがとうございます。とても勉強になりました。
スライダックを使って、徐々に電圧を下げてから、インダクタンスを測定してみます。

回答No.3

tadys

式の間違いは No.2さんの言う通りです。

磁性体は磁気飽和を起こすのでもともと線形では有りません。
非線形ですから振幅によってインピーダンスの値が異なる事は不思議では有りません。

それ以上に大きいのは残留磁束の影響でしょう。

一般的に磁性体においては磁場の強さと磁束の値は単純な関係に無く、過去の磁束の影響を受けてループ状の曲線を描きます。
これをヒステリシス曲線と言います。また、磁場（B）と磁束密度（H）の関係なのでB-H曲線とも言います。

B-H曲線の例です。
http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H16/html/H1612B01_.html
Fig.HA0801_a

トランスに定格の電圧を加えておいてスイッチを切った時にはB-H曲線のゼロ点に戻るのではなくその時点での磁束の値を記憶します。これを残留磁束と言います。
この時、トランスのインダクタンスを測定すると、測定に使用する電圧は小さいため磁束はB-H曲線の全体を動くのではなく記憶した点の周りをわずかに動きます。
この時測定されるインダクタンスはB-H曲線の傾きに比例します。
Fig.HA0801_aのQ点ではインダクタンスが小さく、R点ではインダクタンスが大きくなります。
残留磁束の大きさは、そのトランスが電源電圧のどの位相で電源をオフにしたかによって値が変わるため、インダクタンスの値も変わります。

残留磁束が大きい時に電源を投入するとコアが飽和して定格電流の１０倍もの電流が流れる事が有ります。
http://www.jeea.or.jp/course/contents/07304/

お礼

ご回答ありがとうございます。
なるほど残留磁束ですか。
インダクタンスを測定するときはトランスに接続されている線をすべて外して行っているので、
残留磁束があるかもしれません。
ただインダクタンスを測る時に、1次側に測定器を接続し、一度2次側を短絡しました。
2次側が短絡しているときは、ゼロＨ（ヘンリー）で、オープンにすると９０ｍＨになります。
一度2次側を短絡したことで、残留磁界はなくなりますでしょうか？

回答No.2

EleMech

＞Ｉ＝１００　／　（（２π×６０×０．５）＋３０）　＝　約０．４６　（Ａ）

まず、計算式に間違いがあります。
電流Ｉは、インピーダンスＺとの関係なので、
　Ｉ = V / Z
　　 = V / √{(2πfL)^2 + R^2}
　　 = 100 / √{(2・π・60・0.5)^2 + 30^2}
　　 = 0.524 (A)
になります。

これでも実測値とは、開きがありますね。

もう一つ考えれる事は、電流測定時のリード線の繋ぎ方です。
電源と変圧器と電流計は、直列接続されていますか？
若しくは、クランプメーターで測定していますか？
電流計が並列接続になっていると、分流してしまいますよ。

お礼

ご回答ありがとうございました。
また正しい計算式をお教え頂き、ありがとうございました。勉強不足でした。
電流測定ですが、電流クランプで測定しました。また電源と変圧器と電流計を
直列に繋いだ方法でも測定してみましたが、いずれも約９０ｍＡでした。
電源と変圧器の間に念のため３Ａのヒューズを入れて測定していますが、
特に影響はないでしょうか？

回答No.1

foobar

鉄心の材料によっては、磁界の小さい領域で透磁率が小さくなる場合があります。
インダクタンスの測定器での測定電流が小さくて、この透磁率が小さいところでのインダクタンスを測定している（結果、100V印可時より小さいインダクタンスが測定結果に表れている）可能性はあるかと思います。

お礼

ご回答ありがとうございました。
確かに、測定値がおかしいような感じも何となくしています。
測定器は、インダクタンスが測れるハンディータイプのテスターを使用しました。
インダクタンスの小さいチョークコイルとかは、仕様どおりの値が測定出来ていた
ので、問題ないとは思っていましたが、インダクタンスの大きい電源トランスの
場合は、正常に測れない場合もあるのかもしれませんね。