トランスのうなり 電流波形観測

RSコンポーネンツで売っているトロイダルトランス（225VA）を使ってみたところ、盛大にうなり音（鳴き）が発生することがありました。「ブーン」とか「ビーン」という低い音です。

常に発生するという訳ではありません。　うなり音が小さいときもあります。

発生源は。。

トランスに手を触れてみても本体が振動している感覚はありません。そのためトランスを押さえている板金を締め付けても、逆に取り外して宙に浮かせてもトランス本体からの鳴きは出続けます。

内側の巻き線（１次側）が振動しているのか、コア材（鉄心）が振動しているのかは不明ですが、トランス内部から聞こえてくるのは間違ありません。

そうこうしているうちに、　

盛大にうなり音が発生する条件が判明しました。　

部屋にある電気カーペットをONにすると「ブーン」という音がでます。その音はかなり大きく、携帯電話のバイブを振動させたときの２倍くらいの音量です。静かにしていれば、となりの部屋からでも聞えるほど。電気カーペット自体は無音です。

電気カーペットをOFFにしていても、うなり音が出るときと、静かなとき（1m離れると聞えないくらい）があります。

ネット検索すると、電気毛布をONにするとうなるという意見もありました。どうもこれらの暖房器具が原因で間違いないようです。自宅の暖房機器だけなら簡単にOFFにすることができますが、近所の家を回ってすべての暖房をOFFにしてくることは事実上不可能です。。。

では、電気カーペットや電気毛布をONにしたとき、ACライン（コンセント)に何が起きているのでしょうか？

ACラインの波形とRSのトロイダルトランスの1次側電流を測ってみました。

　＜電気カーペットOFF時の電圧・電流波形（電流側 2A/div）＞

ピンクの正弦波っぽいのが電圧で黄色い線が電流です。電圧がきれいな正弦波ではなく歪んでいるのは、ごく普通です。殆どの家電機器が電圧のピーク付近から電流を消費するためこのように山が潰れます。（白熱電球やPFC搭載電源はちがいます）

上の場合も整流回路への電流消費は正弦波の山のときだけ発生していますね。

　　　＜ 電気カーペットをON （電流側 2A/div）＞

電流波形が明らかにヘン。 このタイミングで電流がドカンと流れる要因がさっぱりわかりませんね。

電圧波形をよく見ると、ゼロクロス近辺でわずかに歪んでいるように見えます。

　＜うなりが出ないトランス（80VA）も同じ条件で計測（1A/div）＞

電圧のゼロクロスあたりでおかしな電流が流れていますが、RSコンポーネンツのトロイダルトランスほどの急峻なピークはでていません。

どうも、このゼロクロスあたりの電流に何かありそうです。

トランスがうなる原因として考えられるのは

　１．過負荷・過電流による磁気飽和
　２．ＤＣ印加（による磁気飽和？）
　３．ＡＣ波形のひずみ
　４．トランス自体の構造・仕様

らしいです。今回の波形をみる限りでは「３」が怪しいですね。２次側をOpenにしても（無負荷でも）音が出ますから「１」ではありません。

波形の上下が潰れていても変な電流は流れていないし、うなり音もでないので、それ以外の部分のひずみが原因と推測しています。んまあ「４」も原因のひとつとも思います。

-> 電気カーペットの電流を測ってみたら、どうも「２」が主な原因と分かりました。

（つづきをご覧下さい）

電気カーペットは、200Wの安価なものです。

コントローラ部は小さく、おそらくトライアックかサイリスタ式の制御と思われます。こちらの電流波形も取れればとってみます。（現状、配線が2本抱き合わせで電流プローブをかませられない。。。）

自宅で電気カーペットを使っていないときでもトランスがうなることがあるので、近所でそういった暖房器具などを使っている影響をうけている可能性もあります。どこかのメーカーの石油ファンヒーターの電源をコンセントに挿しただけでトランスがうなるというブログ記事も見かけました。

同じくネットで対策案を検索すると、２種類くらいあるようです。トランスに流れるDCをカットするために絶縁トランスを前段に入れる方法と、直列ダイオードを挿入して1.2Vくらいの低いDC電圧をブロックする方法。

後日、手軽な後者の方をテストしてみようかと考えています。

１：１絶縁トランスで、大容量で、うなりのないモノを探すのが大変そうなので。。。ちなみに500VAスライダックをつないだら、スライダック自身がもっとも大きなうなり音を発生していました（笑

※ ACラインをオシロの標準プローブで直接計測するのは非常に危険です。原理が分っていない人は安易に触らない方がよいです。上の波形は小形トランスを無負荷にして絶縁された2次側を観測しています。（絶縁）高圧差動プローブを使うのが正しい方法です。

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