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理想変圧器の計算

Q: 実変圧器の損失や電圧変動までモデルしますか？

しません。 電圧・電流・巻数の理想関係だけを実装します。電圧変動・漏れ・磁化電流・巻線抵抗は、必要な場合はこの段階の外で適用してください。

一次側240 V、巻数1000、巻数比0.1なら、巻数100の二次側に24 Vが出る降圧変圧器です。試作の巻線や絶縁変圧器を注文する前に、二次側の電圧、電流、巻数を確かめられます。ブラウザで無料で使えます。

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ご利用方法ウェブAPIメールTelegramアプリ近日

計算例

入力した場合

計算する項目: Voltage
一次巻数: 1,000
巻数比: 0.1
一次電圧: 240

結果

二次側の値: 24
二次電圧: 24
二次巻数: 100
構成: step-down

理想変圧器は、巻線抵抗ゼロ・漏れ磁束ゼロ・鉄損ゼロという教科書の仮定のもと、電気的に絶縁された巻線間で共通の磁束によりエネルギーを伝えます。その仮定では電圧比は巻数比 Ns/Np に等しく、電流は逆比でスケールし、瞬時電力は Vp かける Ip が Vs かける Is として保存されます。本計算は一次側の量、有限でゼロでない一次巻数、二次対一次の巻数比 Ns/Np を受け取り、対応する二次側の値を返します。

理想変圧器が保存するものと、Ns/Np が写像である理由

理想変圧器は、二つの巻線を持つ機器の一次近似モデルであり、コイル間の導電接続ではなく磁気結合でエネルギーを伝えます。Np 巻の一次巻線は電源に駆動され、Ns 巻の二次巻線は負荷へ電圧と電流を供給します。理想モデルでは巻線は完全なインダクタ、鉄心は透磁率が無限でヒステリシスも渦電流損もなく、一次を鎖交する磁束線は二次も鎖交します。

ファラデーの法則により誘導電圧は巻数に比例し、Vs を Vp で割った値は Ns を Np で割った値に等しくなります。エネルギーは他方の巻線以外へ行く場所がないため瞬時電力は保存され、Vp かける Ip は Vs かける Is に等しく、変形すると Is 対 Ip は Np 対 Ns です。この二つの恒等式が本計算のエンジンのすべてです。

ここで用いる無次元の巻数比 n は Ns を Np で割った値、すなわち一次電圧を掛け算で期待二次電圧へ写す二次対一次の巻数です。n が 1 より大きいと昇圧して電流は下がり、1 より小さいと降圧して電流は上がり、1 のときは二次が一次を隔離のために写します。

実変圧器は電圧変動・磁化電流・漏れインダクタンス・巻線抵抗でずれますが、本能力はその補正を作りません。実装は純粋な算術で、ネットワーク呼び出しも乱数も壁時計にも依存しないため、同一入力は常に同一の浮動小数結果になります。

理想変圧器の計算が役立つ場面

巻数・電圧・電流を公表範囲内に収め、スケールした二次側がソルバの拒否する非有限値へ溢れないようにしてください。教室例は意図的に組んでください。一次一千巻、n が十分の一、一次二百四十ボルトなら二次は二十四ボルトで、典型的な商用降圧です。

一次二百巻、n が四、一次八アンペアなら二次は二アンペアで、電圧と電流を交換する昇圧です。一次五百巻で n が五分の一なら二次は百巻で、電圧も電流も不要です。本ページは理想変圧器の計算、巻数比からの二次電圧、Np と Ns からの二次電流をオンラインで探す人を対象とします。

両方の巻数から始めて a が Np/Ns だと見出しにする巻数比ページではなく、鉄損・電圧変動・等価回路のソルバでも、三相や単巻変圧器の選定ツールでもありません。一次側の量と二次対一次の比が既に分かり、第一の答えとして二次側の値が必要なときに本能力を選んでください。

活用例

制御用・絶縁変圧器の巻数選定

設計者は既知の一次 RMS と選んだ巻数比を、期待する二次電圧または電流へ変換してから、試作巻線やカタログの絶縁変圧器を発注します。

実験レポートと CI の基準値

固定の一次巻数と比から決定的な二次値を作り、外部サービスに依存してはならない実験記録や電子回路の自動点検に使います。

よくある質問

理想変圧器の計算はどの式を使いますか？

n = Ns/Np を使います。二次電圧は Vs = Vp × n、二次電流は Is = Ip × (Np/Ns) すなわち Ip / n、二次巻数は Ns = Np × n です。電力は Vp × Ip = Vs × Is として保存されます。

一次巻数がゼロだとなぜ拒否されますか？

一次巻線がゼロ巻だと理想変圧器は未定義です。比 Ns/Np がゼロ除算になり電圧が意味を持ちません。

巻数比は Ns/Np ですか、それとも Np/Ns ですか？

本計算は二次対一次の n = Ns/Np を取ります。電圧は n を掛け、電流は n で割ります。

実変圧器の損失や電圧変動までモデルしますか？

しません。電圧・電流・巻数の理想関係だけを実装します。電圧変動・漏れ・磁化電流・巻線抵抗は、必要な場合はこの段階の外で適用してください。

二次側の電流はどう求めますか？

一次電流を巻数比で割ります。そのため、240 Vから24 Vに下げる例のような降圧変圧器では、二次側の電流は一次側より大きくなり、電力は変わりません。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/ideal-transformer

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/ideal-transformer \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"solve_for":"voltage","primary_turns":1000,"turns_ratio":0.1}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/ideal-transformer", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "solve_for": "voltage",
    "primary_turns": 1000,
    "turns_ratio": 0.1
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/phys/ideal-transformer",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "solve_for": "voltage",
    "primary_turns": 1000,
    "turns_ratio": 0.1
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/ideal-transformer", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"solve_for":"voltage","primary_turns":1000,"turns_ratio":0.1}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"solve_for":"voltage","primary_turns":1000,"turns_ratio":0.1}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/ideal-transformer", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "solve_for": "voltage",
  "primary_turns": 1000,
  "turns_ratio": 0.1
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.ideal_transformer",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

制限

max_abs 1000000000000000

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

技術的な注記

solve_for を voltage にすると Vp から Vs、current にすると Ip から Is、turns にすると Np から Ns が得られます。一次巻数がゼロの場合は無限大や NaN を出さず invalid_input として拒否します。

理想変圧器が保存するものと、Ns/Np が写像である理由

一次巻数がゼロだと比の書き方によって n は未定義または無限になるため、エンジンは Np がゼロのとき Infinity や NaN を返さず invalid_input で拒否します。

入力契約、応答の形、および巻数ゼロの誤り

比がゼロだと Ns がゼロになり電流をゼロで割るためです。該当しない任意の出力キーは null にせず省略します。有限小数として解析できる数値文字列は表計算からの貼り付けを維持するために受け入れ、Infinity、NaN、空文字列は受け入れません。solve_for、primary_turns、turns_ratio、および求めたい未知量に対応する一次側の量を含む JSON 本体を POST してください。solve_for は閉じた列挙で voltage、current、turns のいずれかです。この三つのトークン以外の自由文の同義語は拒否され、構文を当てさせる欄ではなく選択欄が描かれます。別名 Np、np、n1 を持つ primary_turns は毎回必須で、有限かつゼロでない数でなければなりません。ゼロは文書化された invalid_input 経路であり、非数値文字列はフィールド名付きで失敗します。別名 ratio、ns_over_np、n を持つ turns_ratio は二次対一次の巻数 Ns/Np であり、有限かつゼロでない必要があります。solve_for が voltage のときは別名 Vp、vp の primary_voltage をボルトの有限数として送り、エンジンは secondary_value を Vp かける n として返します。solve_for が current のときは別名 Ip、ip の primary_current をアンペアの有限数として送り、secondary_value は Ip を n で割った値、すなわち Ip かける Np/Ns です。solve_for が turns のときは Np と n のみが必須で、secondary_value は Np かける n です。成功時は用いた入力をエコーし、secondary_turns を Np かける n とし、n の大きさから step-up、step-down、unity と構成をラベルし、閉じた式を繰り返します。検証失敗はフィールド名付きの invalid_input を返し課金されません。絶対値は公表上限内に収め、IEEE 倍精度が Worker とブラウザで有限に保たれます。料金は成功リクエストあたり定額 $0.002、単位は item です。

理想変圧器の計算が役立つ場面

primary_turns がゼロの要求は、教科書が未定義の比と呼ぶ硬い invalid_input 経路を示します。invalid_input を返す失敗タスクは前払い残高を消費しないため、学習者が故意に一次巻線ゼロを渡す探索スクリプトを安く保てます。往復確認は簡単です。手計算で Vp かける Ns/Np、または Ip かける Np/Ns を求め、公表された secondary_value と同じ十二桁丸めで一致することを確かめてください。実装は純粋な parse のティア A なので、成功呼び出しは公表の $0.002 で、モデルトークンも外向きネットワークもありません。

連携の活用例

二次電圧・電流の宿題確認

学習者は Vp または Ip を Np と Ns/Np とともに入力し、教科書の Vs = Vp × Ns/Np または Is = Ip × Np/Ns を決定的な JSON と照合してから提出します。

技術的な質問

理想変圧器の計算の料金はいくらですか？

ブラウザ版は無料で、ご利用の端末だけで動きます。API 要求は成功呼び出しあたり $0.002 の KIT 前払い残高を使い、不正な入力は課金されません。

KITの完全なドキュメントを見る →

理想変圧器の計算

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理想変圧器が保存するものと、Ns/Np が写像である理由

理想変圧器の計算が役立つ場面

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関連ツール

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リクエスト例

レスポンス例

料金

制限

エラー

技術的な注記

理想変圧器が保存するものと、Ns/Np が写像である理由

入力契約、応答の形、および巻数ゼロの誤り

理想変圧器の計算が役立つ場面

連携の活用例

二次電圧・電流の宿題確認

技術的な質問

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