ステップアップ対ステップダウン三相トランス

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トランス(昇圧トランスと降圧トランス)は、交流(AC)回路の電流と電圧のレベルを調整するために使用される装置です。 変圧器は、交流送電回路の一部として使用される場合、電力損失を減らすために送電電圧を高い値に昇圧し、その後、顧客や機器が使用できるように安全なレベルに降圧するために使用されます。

単純な単相トランスは、共通の磁気コアに一次側と二次側の2つのコイルが巻かれている。 一次側に電力が供給されると、二次側に電圧が発生します。 一次と二次の電圧の比は、一次コイルの巻数と二次コイルの巻数の比（巻数比）と同じになり、これを巻数比という。 電圧と電流は逆の関係にあり、電圧を上げた分だけ二次巻線の電流が減り、一次巻線と二次巻線の電力を節約することができる。 三相平衡回路では、各相の交流電圧は次の相に対して120度の位相差がある。 三相変圧器は、3つの一次巻線と3つの二次巻線をスター型またはデルタ型に巻いた構造になっている。

以下では、三相昇圧トランスと三相降圧トランスの違いについて説明します。

昇圧トランスとは

昇圧トランスは、送電線の損失を減らすために送電電圧を上げるために使用されます。 電圧を上げると、それに比例して線路の電流が減り、ケーブルの抵抗による電力損失が減ります。 また、電流が小さくなることで、導体の直径を小さくすることができます。 一般的に、発電電圧は11kV、送電電圧は22kV、または44kV以上の高電圧が使用される。 この段階で昇圧トランスを使用して、送電電圧をそのレベルまで高める。

一次電流が比較的大きいため、一次巻線は絶縁された厚い銅で作られている。

三相回路の二次電圧は、一次と二次の巻数に加えて、巻線の構成にも左右されます。 例えば、一次巻線をデルタ結線し、二次巻線をスター結線したデルタ・スター結線の場合、巻数比の1.732倍（3の平方根）だけ線間電圧が上昇することになる。

降圧トランスとは

送電線の終点では、配電や電力消費がより低い電圧で行われるため、高い送電電圧をより低い電圧に下げる必要があります。 電化製品の多くは240V程度の電圧で動作するため、kV台の送電電圧を大幅に降圧する必要があるのです。

三相降圧トランスは、昇圧トランスと同じ原理で、一次側の高電圧・低電流の電力を、二次側の高電流・低電圧の電力に変換するものです。 2次電圧は数百ボルト程度が一般的で、降圧による2次電流の増加に対応するため、2次コイルに太い銅巻線を採用しています。

三相変圧器の汎用性

三相変圧器は、送配電回路を問わず、幅広い電力系統で汎用的に使用されています。 また、三相専用の機器を使用する産業にも採用されています。 三相変圧器は、回路の2つの部分を電気的に絶縁するため、安全性が大幅に向上し、同じ電力を供給する3台の単相変圧器に比べて、より軽量でコンパクトなソリューションを提供することができます。 さらに、バランス型三相トランスは、独立した3つの単相トランスを使用した場合よりも電気的特性が向上した電力を供給します。 これらの理由により、三相変圧器は現代のあらゆる電気設備に欠かせない部品となっています。