バングラデシュの繊維メーカーが日本から最先端の機械を導入した際、この機械は名目上200ボルト、三相で動作するように設計されていました。しかし、工場の地元供給は南アジアの標準である400ボルト、三相でした。一般的な降圧トランスは、工場の供給を400ボルトから200ボルトに変更するはずでしたが、工場の供給は不安定で、ピーク時には電圧が最大370ボルトまで低下し、200ボルトの機械に問題を引き起こしました。ここでは単純な降圧トランスでは機能しないことが明らかでした。代わりに必要だったのは、タップ付きの二次巻線を持つブースタートランスでした。このようなトランスは、一次電圧の一定割合を加算または減算する手段を提供し、電圧の低下を補うためにパラメータを変更します。ブースタートランスは、供給の変動に関係なく、織機に対して安定した200-220ボルトを提供するために、入力電圧の追加10パーセントを供給するように設定されました。低電圧と過熱の問題は解消され、工場は正常なパフォーマンスに戻りました。.
概要： ブースタートランスは、+5%から-20%の許容範囲内で電圧供給を変更するために利用され、変更された部分の電力のみを処理します。したがって、同等の負荷kVAの標準トランスと比較して、はるかに小型で安価です。国際市場に最も適したソリューションは、電圧補正に使用される事前設定された標準のバッカーブーストトランスユニット、産業用および非標準アプリケーション向けのカスタマイズされたトランス、供給の不安定性に対処するための自動スイッチャーを備えた統合電圧調整機器です。.
ブースタートランスの機能と、標準の降圧トランスまたは昇圧トランスとの違い
電圧を上げるか下げるかに関わらず、ほぼすべての変圧器は一次巻線、二次巻線、および磁気コアで構成されています。一次巻線と二次巻線の違いは、電気的に接続されていないことです。一方、二次巻線の電圧は一次巻線の一定の固定比率であり、これは巻数比によって定義されます。一次電圧が変化すると、二次電圧も自動的に変化します。変圧器に入力電圧を調整することを期待するのは無意味です。変圧器は入力電圧の変動を出力にそのまま伝えるだけです。しかし、ブースター変圧器の動作原理は異なります。このような変圧器は、二次電圧が一次電圧に加算または減算されるように接続されており、これにより出力電圧は入力電圧と特定の値だけ異なるものになります。さらに、ブースター変圧器はすべての負荷電力を一つの電圧から別の電圧に変換することを目的としていません。その用途は、電圧間のわずかな不一致を調整することに限られています。例えば、ブースター変圧器は入力208ボルトの電圧を出力240ボルトに変換したり、480ボルトを416ボルトに変換したり、入力370ボルトで出力400ボルトを維持したりすることができます。ブースター変圧器の主な経済的利点は、すべての負荷を処理できる変圧器を購入する必要がないことです。代わりに、ブースター変圧器は必要な電圧と実際の供給電圧の差を処理できる能力があれば十分です。.
ブースター変圧器の標準接続は自動変圧器であり、単一のコイルが入力と出力の両方として機能します。このコイルには、コイルの端とタップの間から出力電圧が取り出されるタップがあります。自動変圧器は、他の絶縁変圧器と比較して、銅、コア用の鋼、絶縁体が少なくて済むため、非常に効率的な構造です。しかし、入力と出力の間にガルバニック絶縁を提供しません。入力と出力は共通の導体を介して接続されており、入力で発生した故障は出力にも現れます。しかし、これは多くの産業用途にとって問題ではないかもしれません。なぜなら、設備にはすでに回路ブレーカーがあり、絶縁は安全性や機能上の懸念ではないからです。購入者はこの制限を認識し、同意する必要があります。アプリケーションによってガルバニック絶縁が必要な場合（例えば、病院、実験室、または出力が接地に対して浮遊状態である必要がある回路など）、購入者は絶縁巻線を持つ別設計のブースター変圧器を要求する必要があります。.
自動変圧器の他に、二次巻線変圧器を使用することもできます。このバリアントは、上記の利点を提供しますが、完全に絶縁された巻線を持っています。絶縁型ブースタートランスは、電圧を修正する能力（入力電圧からパーセンテージを加算または減算すること）を持ちながら、同時にガルバニック絶縁を確保します。絶縁設計は、医療診断機器、接地ノイズに敏感な実験室機器、出力の浮遊状態が必要な回路での使用を目的としています。しかし、絶縁型ブースタートランスには欠点もあります — サイズ、重量、コストです。したがって、同じkVA定格の自動変圧器よりも約50-80%大きく、重くなります。これは、購入者がそれに対してより多くの費用を支払うことを意味します。ガルバニック絶縁が必要な購入者は、絶縁型変圧器を購入する際のこのトレードオフを理解する必要があります; 分離が必要ない購入者は、他の解決策を探す必要があります。.
さまざまなタイプの変圧器とその特定の用途の全範囲については、製品カタログを参照してください。 スビアン電気, 、ブースタートランス、絶縁トランス、配電トランス、およびグローバル市場向けの特殊電力トランスが含まれています。.
ブースタートランスが使用される場所：最も一般的なグローバルアプリケーション
下の表は、最も一般的なアプリケーションを要約しています。 ブースタートランス 異なる業界や地域で、変圧器が修正する電圧の不一致、および指定される典型的な構成を示しています。.
| アプリケーション | 電圧の不一致 | 典型的なブースター構成 |
|---|---|---|
| 北米の208 Vから240 Vへの変換 | 商業ビルまたは軽工業施設は、ユーティリティから208 V三相で供給されていますが、HVAC機器、コンプレッサー、または工作機械は240 Vを必要とします。32ボルトの差は標準の変圧器では修正できません; これはクラシックなブースターアプリケーションです。. | 三相、208 Vから240 V、自動変圧器接続。標準の事前構成されたバッカーブーストトランスは、この特定の電圧の組み合わせに対して、北米の主要な電気メーカーから入手可能で、0.5 kVAから15 kVAの定格があります。. |
| 長い田舎の配電フィーダーでのラインエンド電圧補正 | 長い配電フィーダーの端にいる顧客は、特にピーク負荷期間中に、名目値を下回る電圧を受け取ります。ユーティリティは、電圧を名目レベルに引き上げるために、ポールまたはパッドにブースタートランスを設置します。. | 単相、ポールマウントまたはパッドマウント、オイル充填、自動タップチェンジャー付き。変圧器は固定のパーセンテージで電圧をブーストし、タップチェンジャーは入力電圧が変動するにつれて比率を調整します。. |
| 外国の電圧用に設計された産業機器 | ルトの国（ヨーロッパ、アジア、アフリカのほとんど）にある工場は、480ボルト（北アメリカ）用に設計された機械を輸入するか、480ボルトの国にある工場は400ボルト用に設計された機械を輸入します。電圧の不一致は通常10–20%であり、ブースタートランスの範囲内です。. | 三相、400 Vから480 V（または480 Vから400 V）、自動変圧器接続、機械の定格負荷電流と電圧ブーストの割合に合わせてサイズ設定されています。トランスは通常、機械の制御パネル内または機械の隣にある別のエンクロージャに設置されます。. |
| 敏感な機器のための変動する供給の安定化 | データセンター、ラボ、または医療施設には、±5%を超える電圧変動に耐えられない機器がありますが、地元の供給は±10%またはそれ以上変動します。自動タップチェンジャー付きのブースタートランス、または統合された電圧調整パッケージが変動を修正します。. | 三相、自動タップチェンジャー、電圧センサーリレー、および制御システムを備えています。トランスは入力電圧を監視し、出力電圧を必要な許容範囲内に維持するためにブースト比を調整します。これはプレミアムブースターソリューションであり、固定比ユニットよりも高価ですが、機器が必要とする電圧の安定性を提供します。. |
ブースタートランスの正しいサイズの決定方法
ブースタートランスのサイズを決定することは、通常のアイソレーショントランスのサイズを決定することとは異なり、前者はブーストされる部分のみに作用し、全負荷には作用しないという点で異なります。トランスのサイズ設定のプロセスは次のとおりです。まず、負荷電流を推定します。これは、問題の負荷によって引き出される最大電流量を意味します。準備が整ったとき、機器は特定の量だけを引き出すため、その情報は機器から取得するか、機器のkVAまたはワット数を持って簡単な計算を通じて得ることができます。次に、ブーストの量を理解する必要があります。出力値を達成するために必要な電圧がどれだけ追加されるかです。たとえば、入力で208 Vを得て、出力で240 Vの電圧を期待する場合、32 Vのブースト値が必要になります。入力が変わる場合、計算は可能な限り低い値を考慮して行う必要があります。.
これらの変数を決定すると、次の式を使用してブースタートランスのkVAを計算できます：ブースターkVA = (アンペアの電流 × ブースト電圧のボルト × √3（3相の場合）)/1,000。三相50アンペアの負荷と32 Vのブースト値の場合、トランスの最終kVAはkVA = (50 × 32 × 1.732)/1,000 = 2.77 kVAになります。.
次に、次に利用可能なkVA定格を確認する必要があります。これは通常、あなたのものよりも高くなる可能性があります。この場合、見つけられる最小のトランスは3のkVAレートを持つことになります。したがって、2.77ではなく20.8 kVAを選択する間違いを犯した顧客は、何も得られないのに必要以上に多く支払うことになります。特定の電圧と負荷の組み合わせに対する計算の助けが必要な場合、メーカーが発行したアプリケーションガイドは イートン と シュナイダーエレクトリック 詳細なサイズ表と例を提供しており、 スビアン電気 の技術サポートチームが、あらゆるアプリケーションに対して正しいブースタートランスの選択を支援できます。.
特定のニーズに最適なブースタートランスの選択
特定のプロジェクトに最も適したブースタートランスを決定する際には、必要なサイズ計算に加えて、他にも多くの要因が関与します。エンクロージャのタイプや環境評価は、場所に応じて対応する必要があります：NEMA 1エンクロージャは乾燥した屋内電気室に適しています；NEMA 3Rエンクロージャは屋外での運用に使用する必要があります；NEMA 4Xステンレス鋼エンクロージャは、食品、乳製品、または製薬工場の洗浄エリアに必要です；NEMA 7またはNEMA 9は、可燃性ガス、蒸気、粉塵が存在する可能性のある危険（分類された）場所の仕様です。巻線の材料 — 銅またはアルミニウム — は、トランスのサイズ、効率、および価格を決定します。銅巻線は導電性の面で優れており、より小型でエネルギー効率の良いトランスにつながりますが、銅はアルミニウムよりも高価です。アルミニウム巻線のトランスは、銅のものよりも安価で軽量ですが、そのサイズとエネルギー損失は大きくなります。デバイスが通常の負荷で使用される場合、銅が提供するエネルギー節約はその価格を上回りますが、定期的に使用されるトランスにはアルミニウムを使用するのが理にかなっています。周波数は正しく指定する必要があります：60 Hz用に作られたトランスは、同じ電圧で50 Hzで使用すると過熱します。飽和を避けるためには、より大きなコアが必要です。50 Hzのトランスは、過熱せずに60 Hzの周波数で使用できますが、損失はわずかに増加します。最後に、関連する規格（IEC 60076、IEEE C57.12.01、CSA C9、または地域の国家規格）を決定する必要があります。これは、製造業者が提供しなければならない管理手順と文書を規定しています。したがって、認証されていないトランスは、その性能仕様に関係なく拒否されます。.
世界中のサプライヤーと取引を行うグローバルバイヤーにとって、電気仕様を取得するよりも、認証済みでテストされた機器を入手することがはるかに重要です。信頼できるメーカーは、各トランスの定期試験報告書の文書を提供する義務があります。カスタム設計のトランスや大量の製品を購入する場合、独立した試験所からの型式試験証明書、コアおよび巻線材料の保証報告書、製造検査報告書が必要です。これらをすべて持たずにトランスを購入したバイヤーは、危険に巻き込まれます。.
よくある質問
ブースタートランスと昇圧トランスの違いは何ですか？
昇圧トランスは、特定の比率またはレベルで電圧を上げます。たとえば、240 Vから480 Vに電圧を上げて、適切な出力電圧レベルに修正できます。ブースタートランスは、5%から20%の間で低い割合で電圧レベルを増加または減少させることができます。それは、フルロードではなく、そのブーストされた負荷エネルギーの部分だけに対処するように構築されています。ブースタータイプのトランスは、通常、昇圧トランスよりもサイズ、重量、価格が小さいです。.
ブースタートランスは、逆に使用して電圧を下げることができますか？
はい。ブースタートランスは、電圧を上げるのではなく、電圧を下げるために使用できます。同じタップを持つトランスも、プライマリからセカンダリ電圧をブーストまたは減少させるために異なる方法で適用できます。異なる接続は配線図に示されており、インストーラーはアプリケーションで使用する接続を選択できます。.
ブースタートランスは電気的絶縁を提供しますか？
自動トランスとして構成されたブースタートランス — 単一の巻線がプライマリとセカンダリの両方として機能する — は、入力と出力の間に電気的絶縁を提供しません。アプリケーションが絶縁を必要とする場合は、絶縁（2巻線）設計のブースタートランスを指定し、自動トランス接続を使用してはなりません。バイヤーは、トランスを注文する前に絶縁要件を確認する必要があります。.
カスタムブースタートランスの典型的なリードタイムはどのくらいですか？
カスタム設計のトランス（入力および出力電圧値、kVA定格、または環境仕様に関する特定の要件に従って構築されたトランス）は、製造図面が承認された後、通常8〜14週間のリードタイムで製造されます。それに対して、在庫がある標準トランスや大手電気会社からの1〜3週間のリードタイムのトランスは、208 Vや240 Vなどの一般的な電圧制限用に設計されたトランスです。.
参考文献
- Eaton — ブースト・ブーストトランスアプリケーションガイド. 標準およびカスタムブースタートランスのメーカーで、最も一般的な電圧の組み合わせに対する詳細なサイズ表、配線図、およびアプリケーションガイダンスを提供しています。.
- Schneider Electric — 電圧補正トランス. グローバル市場向けのブースターおよびバッカーブーストトランスの製造業者であり、自動変圧器接続、サイズ決定方法、および設置要件に関する技術文書を提供しています。.
- IEEE C57.12.01 — 乾式配電および電力トランスの一般要件に関する標準. ブースターおよびバッカーブーストユニットを含む乾式トランスの設計、試験、および性能要件を定義するIEEE標準。.
- IEC 60076 — 電力変圧器. ヨーロッパ、アジア、アフリカ、中東で採用されている電力および配電変圧器の設計、試験、性能要件を定義する国際規格シリーズです。.
グローバルクライアントにとって最適なブースティングトランスは、負荷電流とブースト電圧に対して適切にサイズ設定され、入力電圧と出力電圧に対して適切に構成され、設置環境および必要な認証レベルに対して正しく仕様されているものです。著名なメーカーまたは専門のサプライヤーから在庫で入手可能な標準の事前構成されたバッカーブーストトランスは、広範な電圧補正アプリケーション（208V-240V、240V-208V、480V-600V）に最適なソリューションであり、世界中でブースタートランスを設置する際の理解の大部分を占めています。大規模産業が必要とするさまざまなモデルを製造する能力を持つ企業によって製造されたカスタムエンジニアリングソリューションは、標準ソリューションがニーズに合わない場合の適切な選択肢です。仕様、サイズ設定、選択の問題を認識するパートナーを必要とするクライアントのために、Subian Electricは、すべての定格、電圧、周波数のバッカーブーストトランスと、クライアントのニーズを満たすために必要な認証を提供します。重要なのは、電力の不一致を補償するトランスは非常に安価ですが、トランスが提供する電力に依存するユーザーの高価な機器を保護することです。.