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トランス設計だいじょうぶ!? ~無負荷でもコアが発熱、シュールド・ウェーブ

 無負荷でも熱くなるACアダプターです。
その原因は内蔵されている変圧器(トランス)の鉄心であることがわかったので
アレコレ調べたことをメモっておきます。

さきの続きです。
 ■ ACアダプタ10V850mA、無負荷でも熱い シュールド・ウェーブ --> こちら

 発熱の原因が絶縁皮膜コーティングされてない鉄心による、主に渦電流損であることがわかりました。
そのほかに、トランスに纏わる基本的設計に問題はないのか?
巻数は適切なのか?
などなど疑問が湧いてきます。

AC ADAPTER シュールド・ウェーブ 10V850mA  クリックで原寸大
SurDeWave10V850mA_01_s.jpg


 とりいそぎインダクタンスを測ってみると
 ①一次巻線・・・838.8mH
 ②二次巻線・・・8.014mH
 ③追加で巻いた巻線(22回)・・0.428mH
巻数比の二乗にインダクタンスが比例するので計算してみると
 二次巻線が95T
 一次巻線 977T
となるが、L/Cメータの精度の問題もあるので
より確かな数値が得られるテスターで測ってみます。
といっても、こちらの方でも商用電源である100Vが常にフラフラしているので
これまた正確に測るのが難しい側面があります。

 ※商用電源100Vが絶え間なく変動する中での測定となります。
(ただし、全ての測定結果は真の実効値です。)

  二次巻線 一次巻線 補助巻線 巻数比
  10.45V   103.3V         9.885
  10.44V   103.2V         9.885
以上のように2回はかってみると、巻数比に変化はなかったので
9.885、これが真の値に近いだろうと判断します。

 さらに、測定用巻線を22回巻いて、電圧を測ってみると
  10.52V   103.9V  2.825V(22T)

 ※測定用補助巻線の巻数をもっと多くすればより精度が高まりますが
わずかな隙間しかないので多くは巻けないという制限があります。

ということで、一次巻線が809T、二次巻線82Tと計算されます。
※商用電源が静止しないので、タイミングによっての誤差を含みます。

問題は一次巻線の方でして、
この巻数が妥当かどうかを考えてみます。

平地研究室の研究成果に感謝し、それをもとに吟味してみます。
 ◇公式サイト --> こちら
『平地研究室技術メモ No.20100930電流が先か電圧が先か』 --> こちら

電流が先か電圧が先か
  クリックで原寸大
hirati100930-1_s.gif

鉄心の断面積は23.25mm×15.3mm=355.7mm^2
電圧はAC100Vとして、周波数は60Hz
鉄心の材質が不明ですが
この鉄心の飽和磁束密度も「1テスラあたり」と見込んで一次巻線の巻数を計算してみます。
Bmax=(E/SN)×(1/2πf)
1=(100/0.000356×N)×(1/2π60)
N=1053.7・・・
となります。
これより少ない巻数だと、磁気飽和の危険性もあるかもしれません。

 仮に、鉄心がちゃんとした電磁鋼板メーカーのモノではなく、
電磁鋼板として性能が劣るモノだとしたら
もっと多くの巻数、例えば1100回程度巻く必要もでてきます。

ということで、
同程度のトランスHVC-002と比較しても
一次巻線のインダクタンスが1.12Hあるのに対して、
このトランスの一次巻線インダクタンスは845mHしかなく
巻数が十分ではないですが
二次側のスペックと巻線の太さから二次巻線を多く巻けないということで
一次巻線も少な目にならざるを得なかったことも考えられます。
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