トランス式電源装置：安全な12VAC降圧回路の構築

トランス式電源装置

このガイドでは、120VACから12VACへの降圧トランスを用いた12VAC電源装置の組み立て手順を解説します。必要な部品、配線方法、ヒューズ選定、安全チェックを網羅し、信頼性と安全性を確保します。

部品と材料

120VAC→12VAC降圧トランス（センタータップ付き二次巻線）（例：Radio Shack #273-1365、#273-1352、#273-1511）
端子台（最低3端子）
標準家庭用壁コンセントプラグとコード
電源コード用スイッチ
オプション：筐体（例：電気接続ボックス）
オプション：ヒューズとヒューズホルダー

トランスは古いラジオからサルベージ可能で、スリフトストアで数ドルで入手できます。最も正確な仕様を得るには、電子部品専門店で新品トランスを購入してください。

ヒューズを入れる場合、トランスの突入電流で誤動作しないよう、スローブロー（遅動）タイプを選んでください。ヒューズ定格は、トランスのVA定格を120Vで割って一次電流を求め、それより少し大きい電流定格のヒューズを選びます。

参考文献

『Lessons in Electric Circuits』第2巻第1章：「Basic AC Theory（基本交流理論）」
『Lessons in Electric Circuits』第2巻第9章：「Transformers（トランス）」

学習目標

トランスが電圧を降圧する仕組みを理解する
タップ巻線の目的を学ぶ
商用電源の安全な配線技術を適用する

回路図

イラスト

手順

警告： このプロジェクトは120V ACを扱います。一次側のすべての高電圧導体を完全に絶縁し、裸線を露出させないでください。

すべてのワイヤー接続は信頼性のため半田付けしてください。半田接続の絶縁には本物の電気用テープを使用してください——ダクトテープ、セロテープ、梱包テープは不可です。

トランスを金属ケースに収める場合、3極プラグのアース端子をケースに接続して接地します。プラスチックケースなら接地不要ですが、安全性では金属ケースが優れています。

壁コンセントに接続する前に、オームメータで安全チェックを行います：ラインスイッチをオンにし、各プラグ端子とトランスケース間の抵抗を測定。無限大（導通なし）でなければなりません。有限抵抗があれば短絡があり、修正が必要です。

次にトランス巻線をテストします。スイッチオン時、プラグ端子間の抵抗は低いはずです。スイッチオフ時は無限大になり、開放回路であることを確認できます。二次側の導通も確認；巻数比の関係で二次側抵抗は一次側よりずっと低いはずです。

コードを差し込みスイッチをオンにしたら、二次側端子間のAC電圧を測定します。2端子間で約12V。3つ目の端子（センタータップ）は、他の2端子それぞれに対して半分の電圧を示すはずです。

この組み立てを、このシリーズの今後の実験用低電圧AC電源として保管してください。

コンピュータシミュレーション

ノード番号付きSPICE回路図：

ネットリスト（.cirファイルにコピー）：

 transformer with center‑tap secondary
v1 1 0 ac 120 sin
rbogus1 1 2 1e-3
l1 2 0 10
l2 5 4 0.025
l3 4 3 0.025
k1 l1 l2 0.999
k2 l2 l3 0.999
k3 l1 l3 0.999
rbogus2 3 0 1e12
rload1 5 4 1k
rload2 4 3 1k
* 60HzでのAC解析設定:
.ac lin 1 60 60
* ノード2と0間の一次電圧を出力:
.print ac v(2,0)
* （上側）二次電圧：ノード5と4間
.print ac v(5,4)
* （下側）二次電圧：ノード4と3間
.print ac v(4,3)
* （全体）二次電圧：ノード5と3間
.print ac v(5,3)
.end