図、ヒント、詳しい解答つきの無料の変圧器練習問題。毎回新しい数値で、3 つのレベル：巻数比, 電流と電力, 効率と損失。
理想変圧器で 11500 V を 230 V に降圧したい。一次巻線の巻数は 5000 である。二次巻線に必要な巻数 N2 はいくらか。
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事前に学ぶこと： 交流インピーダンスとフェーザ
変圧器は、交流電圧をより高い、またはより低い交流電圧に変えます。発電所は電力を遠くへ送るために電圧を上げ、地域の変圧器は家庭向けに 230 V まで下げます。
1 つの鉄心に 2 つの導線コイルが巻かれています。電源につながるコイルが一次側（1）で、負荷につながるコイルが二次側（2）です。
一次側の交流電流が、鉄心に変化する磁界をつくります。その変化する磁界が、二次側のすべての巻線に電圧を誘導します。
一定の直流電流は一定の磁界をつくり、一定の磁界は何も誘導しません。したがって変圧器は交流でしか働きません。
答え: 0 V、一定の磁界は電圧を誘導しないから. 電圧を誘導するのは、変化する磁界だけです。直流電流は一定の磁界をつくるので、電流が落ち着いたあと、二次側には何も出ません。
鉄心に巻かれた導線の 1 巻きごとに、同じ電圧が生じます。したがって各コイルの電圧は、その巻数 N に比例します。
理想変圧器は電力を失わないので、入力電力 = 出力電力：V1·I1 = V2·I2 です。したがって電流は逆の関係になります：
答え: 120 V. V2 = V1·N2/N1 = 240·200/400 = 120 V です。比を逆にすると 480 V になります。
簡単な確認：巻数が多い側は電圧が高く、電流が低くなります。
すべてのステップをたどりましょう。開く前に次のステップを予想してみましょう。
巻数比 N1:N2 = 10:1 の理想変圧器の一次側に 2300 V がかかっています。二次側に 23 Ω の抵抗がつながれています。V2、I2、一次電流 I1 を求めなさい。
巻数比は a = 10 なので、これは降圧変圧器です。
電流比は、電圧比の逆数です。
入力電力：2300·1 = 2300 W。出力電力：230·10 = 2300 W。理想変圧器では当然ですが、両者は等しくなっています。
V2 = 230 V、I2 = 10 A、I1 = 1 A。
変圧器の定格は kVA で表され、たとえば「10 kVA、7200/240 V」のようにします。各巻線の定格電流は、定格をその巻線の電圧で割ったものです：
一次側から見ると、二次側の負荷 RL は a² 倍大きく見えます：
例では、23 Ω は一次側から見ると 10²·23 = 2300 Ω に見えます。すると I1 = 2300/2300 = 1 A となり、同じ答えです。
実際の変圧器には 2 種類の損失があります：
効率が最大になるのは、銅損が鉄損に等しくなる負荷のときです：
答え: 12.5 kVA. x = √(75/300) = √0.25 = 0.5 なので、0.5·25 = 12.5 kVA です。平方根を忘れると x = 0.25 で 6.25 kVA になります。
答え: 41.7 A. I = S/V = 10000/240 = 41.7 A です。7200 V を使うと高圧側の電流、1.39 A になります。S を kVA のままにすると 0.0417 A で、30 は巻数比にすぎません。
整合では、負荷が電源の抵抗と同じに見える必要があります：a²·RL = Rsource、すなわち a = √(Rsource/RL)。
部分負荷の損失では、一定の鉄損に x²·Pcu,fl を加えます。力率が関係するのは出力電力であり、損失ではありません。
理想変圧器の一次巻線の巻数は 60、二次巻線の巻数は 3000 である。一次側を 240 V の交流電源に接続する。二次電圧 V2 を求めよ。
求めるもの： V2 (V)
理想変圧器：電圧は巻数の比に、電流はその逆比になります：V₁/V₂ = N₁/N₂ = a、I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a。したがって入力電力と出力電力は等しく、V₁·I₁ = V₂·I₂ です。二次側の負荷インピーダンス Z は、一次側から見ると a²·Z に見えます。
出力抵抗 256 Ω の増幅器が、理想変圧器を介して 4 Ω のスピーカーを駆動する。最大電力を伝えるには、増幅器から見てスピーカーが 256 Ω に見えなければならない。巻数比 a = N₁/N₂ を求めよ。
求めるもの： a
理想変圧器：電圧は巻数の比に、電流はその逆比になります：V₁/V₂ = N₁/N₂ = a、I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a。したがって入力電力と出力電力は等しく、V₁·I₁ = V₂·I₂ です。二次側の負荷インピーダンス Z は、一次側から見ると a²·Z に見えます。
単相 25 kVA の変圧器の鉄損は 75 W、定格負荷での銅損は 300 W である。 この変圧器が定格 kVA の 25% を遅れ力率 0.95 で供給している。この負荷での全損失 Ploss を W で求めよ。
求めるもの： Ploss (W)
変圧器の損失：鉄損（ヒステリシス損と渦電流損）は電圧で決まり、負荷によらず一定です。巻線の銅損は電流の 2 乗に比例するので、定格負荷の x 倍の負荷では x²·Pcu,fl になります。効率 η = Pout/(Pout + Pcore + Pcu)、ただし Pout = x·S·pf です。効率は銅損と鉄損が等しくなる負荷で最大になります。
鉄損は負荷によらず一定です。
この負荷での効率は η = 98.45% です。
変圧器は、交流電圧をより高い、またはより低い交流電圧に変えます。発電所は電力を遠くへ送るために電圧を上げ、地域の変圧器は家庭向けに 230 V まで下げます。
1 つの鉄心に 2 つの導線コイルが巻かれています。電源につながるコイルが一次側（1）で、負荷につながるコイルが二次側（2）です。
理想変圧器：電圧は巻数の比に、電流はその逆比になります：V₁/V₂ = N₁/N₂ = a、I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a。したがって入力電力と出力電力は等しく、V₁·I₁ = V₂·I₂ です。二次側の負荷インピーダンス Z は、一次側から見ると a²·Z に見えます。
問題ごとに数値が変わるので、答えではなく解き方が身につきます。 行き詰まったら、まず小さなヒントを開き、必要なときだけ詳しい解説を見ましょう。