トランスの突入電流

トランスの突入電流（インラッシュカレント）について調べてみました。

Rコアトランスや、トロイダルトランスはなぜ、突入電流が大きいのでしょうか。
どういう時に大きな突入電流が発生するのでしょうか。
　

大きなトロイダルトランスを使用するとき、突入電流でヒューズが飛んだり、電源スイッチが派手にスパークして接点を傷めたりと厄介ものです。

それを防ぐためにソフトスタート回路を入れたりと面倒なことになってしまいます。

　

すべてはこの特性からくるものだったようです。

Rコアやトロイダルトランスは、磁気を通すコア材が巻き線の内側にしかなく、コアの容量（重量）が小さいのが特徴です。　カットコアトランスも同様です。

　

コア材は、薄く伸ばした珪素鋼板、方向性があるオリエンタルコアなどですが、おおよそ１．５～１．８T（テスラ）で磁気飽和します。　フェライトコアなどは、もっと低く１～１．５T程度のようです。

普段、電源が入っているときには、上のヒステリシスカーブの外側をぐるぐる回るような軌跡を通るのですが、電源投入時には、センターからスタートして磁気飽和してしまいます。

また、電源を切ったタイミングにより残留する磁気が大きくなることがあり、そこからのスタートで運悪く同じ方向に磁気を加えるように電圧が印加されればゼロスタートよりも更に飽和します。

コア材が磁気飽和すると、１次側電流がものすごく増えます。　

例えが微妙ですが自転車のペダルを漕いでいて、磁気飽和していないときは後輪へと動力が伝わっていますが、磁気飽和すると、チェーンが外れたようにペダルが空転してしまうようなイメージでしょうか。　１次側に大電流が流れ、しかも２次側に伝わらないという状況になります。

ＥＩトランスなどは、トロイダルやＲコアに比べて効率がよくないため、同じ容量のトランスであればコア材が沢山使われます。　　その結果、突入時に磁気飽和しにくく突入電流はさほど大きくありません。　効率の悪さが逆に救われているのかもしれません。
（※　ここでの効率とは重量に対して電力容量VAの比率のことです）　

また音楽信号のように瞬間的に大電流が流れるようなパワーアンプに使用したとき、磁気飽和しやすく、1次側電流が加速度的に増えてしまう現象が発生します。　

また磁気飽和に近づくと磁束漏れが一気に放出されるようです。

ですので、Ｒコアやトロイダルを使用するときには、容量に余裕のあるトランスを選択しておかないと、音質的に問題が起こる可能性があります。こちらでも、トロイダルに関してはいろいろ指摘されています。

ちなみに、特注でトランスを作ってもらうときには、磁束密度を低めに設定してもらうことが可能です。オーディオアンプ用として使うときは、磁束密度を低くする方が磁気飽和が起きにくく、音質が良いとされています。　突入電流を低くしたいときにも有効です。

電源を切った瞬間には、コア材に磁力が沢山残っています。　その磁力の方向と同じ方向に向かう位相で電源がＯＮになると、より一層大きな突入電流が発生することになります。

電源の投入タイミングは商用50Ｈｚ交流のどのタイミングになるかコントロールできませんので電源のON/OFFを繰り返すことで、巨大な突入電流で問題が起きないか検証する必要があります。

コア材に残る残留磁束は１日ほど経つと、ほぼ抜けるらしいです。

寒い時期には、銅線の抵抗もさがり、より一層の電流増加が発生しますのでヒューズ選びは意外と厄介なものです。　　ＥＩトランスなら定格の２倍程度のヒューズが程よい場合が多いかと思います。

　　　電源トランスの１次側には必ずヒューズを入れて下さい。　
　

音質うんぬんより、安全の方が優先されなければなりません。

ヒューズを入れることで、万一の時に火災などを防ぐことができます。音楽を聴くのに家財や命をかける必要はありません。ココは重要なことです。

その他にも安全に関する項目がいくつかありますので、近いうちにまとめます。