変圧器用静電シールド（Eシールド）ガイド

Eシールドとは何ですか？
静電シールドとは、薄い非磁性の導電性シートのことです。シールド材は銅またはアルミニウムです。この薄いシートは、変圧器の一次巻線と二次巻線の間に挟まれます。各コイル内のシートは、変圧器のシャーシに接続される単一の導体で接続されています。

変圧器におけるEシールドの役割は何ですか？
Eシールドは、有害な電圧変動を変圧器のコイルや電気系統内の精密電子機器から遠ざける役割を果たします。これにより、変圧器およびそれに接続されたシステムが保護されます。
Eシールドが何から保護してくれるのか、まずはそれについて詳しく見ていきましょう。

減衰
現代の多くの電気回路は、過渡的なスパイクやモードノイズの影響を受けやすい。接地されたEシールドは、これらの障害を減衰（最小化）する。

左上の画像は、典型的な過渡電圧スパイクを示しています。このような急激な電源電圧の上昇は、コンピュータやコピー機などの一般的なオフィス機器によって発生します。インバータもまた、過渡スパイクの一般的な発生源です。右の画像は、電気回路におけるモードノイズの例を示しています。モードノイズは電子回路でよく見られる現象です。配線が不十分でケーブルのシールドが不適切なシステムは、モードノイズの影響を受けやすい傾向があります。
それでは、Eシールドがこれらの障害にどのように対処するのかを見ていきましょう。

容量結合
接地されたEシールドは、一次巻線と二次巻線間の容量結合を低減します。一次巻線は二次巻線と結合するのではなく、Eシールドと結合します。接地されたEシールドは、接地への低インピーダンス経路を提供します。電圧変動は二次巻線から遠ざけられます。これは、変圧器の反対側（二次側から一次側）でも同様に機能します。

過渡的なスパイクやモードノイズは、変圧器やその他の電気機器に損傷を与える可能性があります。高電圧コイルと低電圧コイルの間に静電シールドを設けることで、こうしたリスクを軽減できます。これは、高感度電子機器に電力を供給する際に非常に重要な考慮事項です。

Eシールドを使用する変圧器の例
太陽光・風力変圧器
太陽光発電インバータからの高調波の乱れや特殊なスイッチングは、電力系統に伝達されます。これらの電圧変動は、系統に電力を供給する高圧巻線にインパルスのような影響を与えます。電力系統側で発生する過渡的な過電圧スパイクもインバータに伝わる可能性があります。これらの過電圧は、インバータの繊細な部品を損傷させる恐れがあります。Eシールドは、変圧器、系統、インバータのすべてを保護し、インバータを保護します。
太陽光発電用変圧器のサイズ選定と設計要件について詳しくはこちらをご覧ください。

ドライブ 絶縁トランスs
ドライブ絶縁トランスは、高周波電圧変動（高調波）に耐えられるように設計されています。このような変動は、モータドライブ（またはVFD）などの機器によって発生します。そのため、名称に「ドライブ」という言葉が含まれています。モータドライブは、高調波に加えて、モードノイズなどの他の電圧変動も発生させる可能性があります。ここでEシールドが重要な役割を果たします。ドライブ絶縁トランスには、高圧コイルと低圧コイルの間に少なくとも1つのEシールドが設けられています。複数のシールドを使用することもできます。Eシールドは、内部コイルとコア脚の間にも配置できます。
電圧変動（過渡的なスパイクやモードノイズなど）が発生するアプリケーションでは、Eシールド付きトランスを使用することでメリットが得られます。Eシールドは安価であり、電力品質の問題が懸念される用途において、大きな投資対効果をもたらします。