電力装置の知識

⚡️ 家庭用コンセントからX線管へ供給（現代の共振型インバータ方式）

1. ①入力：家庭用コンセント（100V/200V 交流）
2. ②AC-DCコンバータ（一次整流）：コンセントの電気をまず直流にする。
3. ③DC-ACインバータ（高周波変換）：直流を「数kHz〜数百kHzの高速交流」に変換する。
4. ④高圧変圧器（昇圧）：変圧器（トランス）で、必要な電圧（高電圧）に変換
5. ⑤高圧整流回路（二次整流）：交流を安定した「直流」へ変換
6. ⑥安定した直流がX線管に供給され、X線が発生

🔌 電力の変換とコンバータ

• AC-DCコンバータ（整流器）：交流から直流への変換。ダイオード（電流を一方向にのみ流す弁）を組み合わせて使用
• DC-ACインバータ：直流から交流への変換

💡 試験のためのわりきり（DC-DCコンバータ）

目的： チョッパ回路の最大の機能は「スイッチを高速でオン・オフすることで、入力電圧を削って好きな電圧に調整する」こと
$V_{out} = E \times \frac{T_{on}}{T_{on} + T_{off}}$

• $V_{out}$：出力電圧
• $E$：入力電圧
• $T_{on}$（オン時間）: スイッチが「オン（入）」になっている時間
• $T_{off}$（オフ時間）: スイッチが「オフ（切）」になっている時間
• デューティー比：$D = \frac{T_{on}}{T_{on} + T_{off}}$

🌀 変圧器（トランス）の基礎

コンセントからの電圧を変換するための装置。
共通の鉄心に2本のコイル（一次側・二次側）を巻いた構造。

動作の仕組み
1. 一次側に電流を流すと鉄心を通って磁束（磁界）が発生（電磁誘導）
2. 二次側でその磁束をキャッチ
3. 二次側のコイルの巻き数が多いほど磁束をたくさんキャッチできて高電圧になる！

電圧：巻き数が多いと磁束（磁力）を拾うチャンスが増えるから電圧はあがる。（比例）
$ V_1 / V_2 = n_1 / n_2 $

電流：巻き数が多いと電圧が上がるけど、入ってきた電力（$P=V \cdot I$）は変わらないので電圧が上がると電流は小さくなる。（反比例）
$ I_1 / I_2 = n_2 / n_1 $

📉 変圧器の損失

理想的な変圧器でのエネルギー損失はゼロ。しかし現実には以下の損失（ロス）が発生。
※ここで言う負荷は二次側で消費する電力の量

• 鉄損（無負荷損）：鉄心内で発生する熱損失。負荷の大きさに無関係
  ① 一次側に交流を流すと磁界が発生
  ② 磁界の中にある鉄心に渦電流が流れる（電磁誘導）
  ③ 渦電流が鉄の中の電気抵抗とぶつかって熱になる（渦電流損）
  ④ 交流なので磁束（磁界）の向きが高速で反転するときの磁器的な抵抗で熱が発生（ヒステリシス損）
• 銅損（負荷損）：コイルの巻線抵抗によるジュール熱損失。負荷電流の2乗に比例して増大
  ① 電荷を運ぶコイル（銅線）には、どんなによくてもわずかな電気抵抗が存在する。
  ② 電流が流れるとわずかな電気抵抗によって熱が発生！
• 効率最大化条件：鉄損 ＝ 銅損の成立時に変圧器の効率が最大化