複数巻線トランス：タップからバリアックまでの包括的ガイド
複数二次巻線を持つトランス
トランスは驚くほど多用途です。単一一次・単一二次の古典的設計が広く教えられますが、多くの実用用途では追加の二次巻線が役立ちます。3つのインダクタが共通磁気コアを共有し、それぞれが互いに磁気的に結合されたトランスを考えてみましょう。
複数二次巻線トランスが複数の出力電圧を提供
この構成では、電圧と電流を支配する巻数比ルールが、すべての巻線ペアに適用されます。1つの一次、1つの降圧二次、1つの昇圧二次を同一コア上に持つトランスの設計も可能です。
歴史的に、このレイアウトは真空管電源で一般的でした。110 V AC電源から、フィラメント用の低電圧（6-12 V）とプレート駆動用の高電圧（数百ボルト）の両方が必要だったためです。
これらのトランスは、単一一次電源から、非常に異なる電圧・電流レベルで電気的に絶縁された複数の出力を提供します。
6巻線トランスの写真：一次1つ、二次5つ
写真の6巻線トランスは、単一の115 V電源から、真空管システムの低電圧フィラメント電源と高電圧プレート駆動の両方を供給するよう設計されていました。写真には、様々な二次出力を運ぶ15本の導体が隠れています。
二次側間の絶縁がクリティカルでない場合、単一二次巻線を複数箇所でタップして複数の電圧レールを作成できます：
単一タップ付き二次巻線が複数電圧を提供
マルチポルスイッチトランス
タップとは、巻線の端点間の途中に設けられた接続です。馴染みの巻数比関係がタップされた各セグメントに対して成り立つため、トランスは多くの離散的な電圧オプションを提供できます。
多くの可能な電圧から1つを選択するスイッチ付きタップ二次巻線
可変トランス
タップの概念を拡張すると、スライド接点が露出した巻線を移動し、実質的にすべてのターンでタップを提供できます。これにより、連続的な出力電圧範囲が得られます。
二次巻線上のスライド接点が二次電圧を連続的に変化
1950年代と60年代の初期モデルトレインコントローラーはこの原理を使用しました。110-120 V ACから低電圧へ降圧し、スライド接点で可変抵抗で電力を浪費せずにきめ細かな速度制御を提供しました。
大規模産業用トランスでは、高電力では可動接点が非現実的なため、固定タップやマルチポルスイッチが通常使用されます。タップスイッチは通常、トランスが非通電時にのみ操作されます。
オートトランス
単一巻線をタップして複数巻線をエミュレートできるため、二次コイルを完全に省略することも可能です。その結果得られるのがオートトランスで、電圧を昇圧または降圧する単一タップ付きコイルですが、絶縁は提供しません。
単一タップ巻線で電圧を昇圧するオートトランス、銅を節約し絶縁を犠牲に
降圧オートトランスも同様で、タップ位置を変えて電圧を下げるようにします。
単一銅節約タップ巻線で電圧を降圧するオートトランス
オートトランスは、控えめな電圧ブーストまたは低下を必要とする用途に最適です。一次・二次の対になった巻線を構築する代わりに、タップ付き単一巻線で済むため、コストと重量を削減できます。
「ブースティング」構成では、二次コイルの極性が一次電圧に加算されるように整列します。「バッキング」構成では、二次の極性が一次から減算されます。
通常トランスをオートトランスとして配線し、ライン電圧をブースト
通常トランスをオートトランスとして配線し、ライン電圧をバック
オートトランスの主な利点は単一巻線であり、別々の一次・二次巻線を持つ完全絶縁トランスと比較して、材料コストと重量を低減します。
バリアック可変オートトランス
オートトランス巻線をタップして複数の比を提供し、スライド接点で完全可変デバイスにできます。この形態はバリアックとして知られ、実験室やホビースト回路で広く使用されています。
バリアックはスライドタップ付きオートトランス
ベンチトップバリアックにより、技術者は家庭用AC電圧を降圧または昇圧し、ノブを回すだけで微細かつ連続的な制御範囲を得られます。
まとめ：
- トランスは複数の一次・二次ペアを含められ、単一ユニットで多様な昇圧・降圧比を実現可能
- 巻線タップは単一コイルを複数電圧セグメントに分割
- 可変トランスは可動アームで巻線の任意点に接触し、連続電圧調整を提供
- オートトランスは単一タップコイルで、絶縁なしで電圧を変換
- バリアックは可変オートトランス
- オートトランスワークシート
産業技術