このページでは、変流器について
解説しています。
電気に関わると聞くことが多い
CTの2次側開放についても
説明しています。
今、電気基礎を学習している方には
参考になると思います。
1.変流器とは
変流器は
「変」と名称についているように
電流を変える機器です。
主な使用目的は、電流計に
接続して電流値を測定することです。
変流器は、実際に流れた電流値を
下の絵のように
1/n倍にした電流値を2次側へ出力します。
(2次側については後述します)
変流器の作用
決して電流を分岐して2次側へ
1/n倍が流れているわけではありません。
変流器があっても
負荷へ流れている電流値は変わりません。
(そこは次項で説明します）
電流が1000Aとか大電流を測定する場合、
電流値が大きいことに伴い
電線は太くなったり測定に使う機器が
全て大きくなり、コスト・ロスが大きくなります。
そういった理由から
変流器を使って、1/n倍になった
小さい電流を測定してコストロスを減らし
作業しやすくするのです。
変流器はCTやカレントトランスとも呼ばれます。
CTはCurrent Transformerの略です。
電気屋さんは、変流器とはいわず
CTという人も多いのでこの呼び方も
覚えておいた方がいいです。
2.変流器の原理
変流器は、電流値を変換する
計器ですが、その原理は
変圧器、トランスとほぼ同じです。
変圧器は電圧を変換するが
変流器は電流を変換する、
と簡単に考えてもいいと思います。
下図を参考に説明します。
変流器の原理
負荷への電流が鉄心に巻かれた
巻線を通して流れます。
そして、磁束が発生し
同じ鉄心に巻かれた巻線へ
2次電流が流れます。
変圧器は1次巻線と2次巻線の
巻き数の比で変圧比が
決まっていましたが変流器も同じです。
2次電流は、1次電流の
(2次巻数)/(1次巻数)倍の電流値になります。
上の絵を例にすると
1次巻き数は2巻、2次巻き数は4巻、
1次電流を100Aとすると
2次電流は 100×(2/4)=50Aになります。
1次電流と2次電流の比を
変流比とかCT比といいます。
このように、変流器に電流計を接続して
変換して小さくなった電流を測定するのです。
次項では、2次電流の値について
説明します。
3.2次電流の定格とCT比
変流器の2次電流には定格があります。
定格電流は、それ以上の電流を
流して使ってはいけない値です。
変流器の場合は標準で5Aと
定められています。
1A品もありますが、標準は
1次電流が何Aであっても5Aと
なっています。
前項で1次電流と2次電流の比が
CT比と書きました。
2次電流は5Aなので
200/5 とか 1000/5 と
いうように表記されています。
200と1000が1次電流の定格で
1次側にこの電流が流れたとき
2次側には5A流れるということです。
選定時は1次側に最大何A流れるかを
考えて、1次電流の定格内で
選定していきます。
4.変流器の種類
変流器は巻線型、貫通型、棒型が
あります。
下写真は巻線型と貫通型に
なります。
巻線型の変流器
貫通型の変流器
貫通型は下絵のように
貫通部に測定したい電流が流れる
電線を通して使います。
貫通型変流器の使い方：富士電機のカタログより
測定したい電流が流れる電線が
1次側となり、電流に応じた
磁束が発生し2次側に電流を
流します。
私は、自分の業務では
貫通型の変流器を扱うことが
ありますね。
使用例としては、
大型の三相誘導電動機を
駆動する制御盤で
三相誘導電動機に流れる電流を
監視するためです。
測定したい電流が流れる電線は
盤の中ですが変流器を使うことで
盤の扉につけた電流計で
電流値を監視することができます。
インバータ盤の中の変流器
上写真はインバータ盤で取り付けた
変流器です。
盤の扉に付けた電流計
三相誘電動機に接続した電線を
変流器を通し電流を、盤の扉につけた
電流計で測定しています。
下写真は電流計の裏面ですが
変流器を使うことで
このような細い電線を使うことができます。
電流計の裏面
（三相誘導電動機については
以下のページを参考ください。
→三相誘導電動機(三相モーター)とは？）
（制御盤については
以下のページを参考ください。
→制御盤とは何かが分かる）
（インバータについては
以下のページを参考ください。
→インバータとは？概要の79％まで分かるよう15項目で解説）
5.変流器の記号
電気回路図上での変流器の
記号は下図になります。
変流器の記号
そして、実際の回路図上では
下のように書かれます。
変流器と電流計の回路図例
変流器には計器を接続するので
電流計にしています。
三相交流の1相に変流器を
つけて、その相の電流を
測定しています。
6.貫通型のターン数
貫通型の変流器は
巻数を変えることで1次側の
定格電流を変えることができます。
変流器2ターン
上写真では、2巻(2ターン)に
しています。
例えば、定格1次電流が100Aの
変流器の場合
1ターン：
定格1次電流100A 定格2次電流5A
2ターン：
定格1次電流50A 定格2次電流5A
4ターン：
定格1次電流25A 定格2次電流5A
（詳細はカタログを確認ください）
というように、2次電流の定格は変わらず
1次電流の定格だけを変更できます。
変換の比率は変わらず
元々の仕様が100A/5Aだからといって
4ターンで1次側が25Aのとき、2次側が
1.25Aということはなく
1次側が定格流れれば、
2次側も定格流れます。
この方法は
1つの商品でいくつかの定格を
作れるメリットがありますね。
7.変流器、CTの2次側開放とは
電気屋なら、
「CTの2次側は開放していけない」
と聞いたことはあると思いますが、
なぜいけないのか、するとどうなるのか
までは知っていない方もいると思います。
この項では、その理由などを
説明していきます。
下図はCT(カレントトランス)の2次側の等価回路です。
CTの2次側開放：等価回路
CTの2次側では、鉄心に巻き付けた
コイルと測定のための電流計があります。
鉄心コイルの抵抗(インピーダンス)は
非常に高いですが、電流計の抵抗は
それほど高くはありません。
ですので、電流はほとんど電流計に
流れ、鉄心コイルには磁束を発生させる
励磁電流が主に流れます。
CTの2次側開放：開放時の等価回路
2次側を開放するということは
電流計の抵抗は0、無限大となります。
すると、電流は高抵抗の
鉄心コイルに流れます。
2次電流値は1次電流で決まります。
電圧＝電流×抵抗
抵抗が高いので高電圧が発生し
CTを破壊（絶縁破壊）します。
なので、電流計は外すとか
CT(カレントトランス)の2次側を
開放するときは電源を切る
（1次側に電流を流さない）
もしくは、2次側を短絡させて
行うことが常識になっています。
2次側に流れる電流値は
1次側の電流で決まるので
短絡させても、それ以上の電流は
流れません。
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