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電圧検出用トランスってなに?

2016年03月16日
技術ネタ

こんにちは、入社3年目の××です。
 
先輩のアドバイスを受けながらなんとか電源トランスは
設計ができるようになりました。
 
先日、あるお客様より電圧検出用トランス(VT)の設計依頼を受けました。
 
仕様
 ・電圧検出範囲:25V~250V
 ・100V入力時の出力電圧:AC5V
 ・直線性誤差:100V基準で±5%以下
 ・二次負荷抵抗:10kΩ
 
 電圧検出用トランスとは何か? 電源トランスとの違いは何か? 
直線性誤差とは何か? を先輩に聞きました。

 

 電圧検出用トランス(VT:Voltage Transformer)とは、言葉の通り電圧を検
出(測定)することを目的とするトランスのことをいいます。
一般的な電源トランスとは何が違うのかというと、構造上は全く同じです。
電源トランスは、変圧をして電源の供給を目的としますが、電圧検出用トラン
スは、変圧をして電圧を検出(測定)することを目的とします。
 
仕様にある電圧検出範囲25~250Vの電圧を検出(測定)するにあたり
そのままの入力電圧を検出するには、電圧が高いので、電圧を小さくする(下
げる)必要があります。トランスの働きで、入力電圧100Vを出力電圧5Vに変換
しますので、この働きで変換された5Vを検知(測定)したら100Vが入力されて
いることがわかります。
 
 次に直線性誤差5%以下とは何か
トランスを介して出力電圧は、入力電圧に比例するので、入力電圧が2倍にな
れば、出力電圧も2倍になります。
入力電圧が1/2になれば、出力電圧も1/2になります。
 
tech20160301.jpg
 
しかし、上記のグラフのように完全比例関係になるのが理想的ですが、
実際にはトランスの損失が発生するので完全比例関係にはなりません。
 
入力電圧100Vを基準で考えると、出力電圧は5Vになります。入力の基準電圧が
2倍になれば10V、1/2倍になれば2.5Vが理想電圧となります。
この理想電圧と出力実測値の誤差を各電圧において±5%以内に収めなければな
りません。
入力電圧50Vの場合、出力電圧は2.375(2.5×0.95)~2.625(2.5×1.05)V
以内であれば5%を満足することになります。

 

tech20160302.jpg

 

よって入力電圧範囲25~250Vで全ての出力理想電圧に対して±5%を満足したも
のが、直線性誤差5%といえるのです。
 
これで私は、仕様に書かれている内容が理解でき、電圧検出用トランスを設計
しました。
実測で入力電圧25~250Vの範囲において、直線性誤差5%以内であることを確認
しユーザー様にサンプルを納めました。
 
ところがユーザー様より、直線性誤差を±2%への変更要求がきました。
どうすればよいのか……また難題が……
 
対処方法は来月のメルマガ配信までに修得して、披露いたします。
対処方法について皆様、ご教示下さい。助けて下さい。
 
また、電圧検出用トランスをもっと設計したいので、お引き合い宜しくお願い
致します。

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