トランス（変圧器）とは、電圧を変えるために使われるものです。電圧を下げるものをダウントランス（降圧トランス）、上げるものをアップトランス（昇圧トランス）といい、トランスの中でも、電圧を上げ下げできるものをアップダウントランスと呼びます。

トランスはさまざまな場所に使われています。身近なところではACアダプタにトランスが内蔵されています。

では、なぜトランスを使って電圧を変える必要があるのでしょうか？

電気は、低い電圧よりも高い電圧のほうが効率よく供給できます。送電中に電線の抵抗などにより消費される電力損失は、電線に流れる電流の2乗に比例します。同じ電力を送るならば、高い電圧のほうが電流を減らせるため、電力損失も少なくなるのです。そのため、発電所で作られた電気は50万Vや20万Vといった高い電圧で送られます。

家庭で使われる電気は一般的に100V、工場や大規模商業施設などに送られる電気は6万Vなど、電気は送電先となる変電所や変電設備などを使って必要な電圧に変換され、それぞれの施設に送られています。発電所から送られてくる交流電流は、トランスを用いれば簡単に電圧を変えられるため、このようなシステムが可能なのです。

また、電子機器を動かすのに必要な電圧は、機器によって異なります。たとえばスマートフォンやタブレットなどの充電は2022年現在では5Vが主流です。しかし一般的な家庭用電源の電圧は100Vであるため、コンセントから充電する場合には電圧を変更しなければいけません。このような場合にもトランスが使われています。

パソコンなどの電子機器に必要なACアダプタも同様に、それぞれの機器を動かすために適した電圧に変更するためにトランスを内蔵しています。

トランスの重要な役割の一つに絶縁があります。詳しい構造は後述しますが、トランスは一般的に電流から磁力を作り出し、その磁力を使い、ファラデーの電磁誘導法則によって電気を伝えるため、入力側と出力側の導線がつながっていません。そのため異常な電流が流れるのを防いだり、出力側に繋がれた電気機器が絶縁不良を起こしてたりしても感電や漏電を防げます。絶縁トランスは医療用コンセントや回路の遮断防止などに使用されています。

まとめると、トランスを利用する目的は、大きく分けて次の3つになります。

• • 発電所からの送電効率を上げるため
• • 電気機器を動かすため
• • 絶縁のため

トランスの基本構造は、鉄心（コア）に一次コイルと二次コイルが巻き付けられた形です。この一次コイルと二次コイルは、電気的に接続されていません。一次コイルに流れる電流が変化すると、磁界の変化が発生します。この磁界の方向と強さ（磁束）が二次コイルの中を通ると、二次コイルに誘導起電力が発生します。

このとき二次コイルに流れる電気の電圧は、V1/V2=N1/N2になるため一次コイルと二次コイルの巻き数によって電圧が変換できるのです。コイル巻枠をボビン、コイルの電線をマグネットワイヤ、コイルの中を貫く鉄心をコアといいます。

ワイヤレス充電の中にもトランスと同じような原理を利用し、誘導起電力を用いて電力を供給しているものもあります。

トランスは交流電圧を変えるために使われるものであり、直流電流をそのまま流してもトランスとしては使えません。トランスに直流電流をそのまま印加すると、コアが電磁石になってしまって極性が変化せず、二次コイルを貫く磁束も変化しなくなってしまいます。そのため電磁誘導が発生せず、二次電流も発生しません。

トランスにはコイルが使われていますが、トランスとコイルの差は何でしょうか？実はコイルという言葉のほうが広い意味を持ちます。コイルの種類の一つにトランスがあるイメージです。コイルの中でも電圧を変換する機能を持っているのがトランスなのです。

トランスには複数の分類方法があります。そのうちの一つが、コイルと鉄心の位置関係によるものです。この分類では、トランスは内鉄型と外鉄型に分けられます。内鉄型では鉄心がコイルに覆われていいますが、外鉄型では鉄心がコイルを覆う形になりコイルの外側に鉄心があります。

トランスの分類方法は他にも、対応している電気の電圧や相数、トランスの冷却方式、タップの切りかえ方式などがあります。

また、トランスに使用されるコアは形状によりEIコア、EEコア、EERコア、PQコア、トロイダルコア、Rコア、UUコアなどの種類に分類されます。