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실용적 고려 사항 - 변압기

전력 용량

이미 관찰한 바와 같이 변압기는 수용 가능한 전력 결합, 엄격한 전압 조정 및 낮은 여자 전류 왜곡을 달성하기 위해 잘 설계되어야 합니다. 또한 변압기는 1차 및 2차 권선 전류의 예상 값을 문제 없이 전달할 수 있도록 설계해야 합니다.

이는 권선 도체가 가열 문제를 방지하기 위해 적절한 게이지 와이어로 만들어져야 함을 의미합니다.

이상적인 변압기

이상적인 변압기는 완벽한 커플링(누설 인덕턴스 없음), 완벽한 전압 조정, 완벽한 사인파 여자 전류, 히스테리시스 또는 와전류 손실이 없고 모든 양의 전류를 처리할 수 있을 만큼 충분히 두꺼운 와이어를 갖습니다. 불행히도 이상적인 변압기는 이러한 설계 목표를 달성하기 위해 무한히 크고 무거워야 합니다.

따라서 실용적 변압기 설계, 타협이 이루어져야 합니다.

또한 권선 도체 절연은 종종 승압 및 강압 배전 변압기에 있기 때문에 고전압이 발생하는 문제입니다.

권선은 철심으로부터 잘 절연되어야 할 뿐만 아니라 권선 사이의 전기적 절연을 유지하기 위해 각 권선은 다른 권선으로부터 충분히 절연되어야 합니다.

변압기 등급

이러한 제한 사항을 존중하여 변압기는 특정 수준의 1차 및 2차 권선 전압 및 전류에 대해 정격이 지정되지만 전류 정격은 일반적으로 변압기에 할당된 VA(볼트 암페어) 정격에서 파생됩니다.

예를 들어, 1차 정격 전압이 120볼트이고 2차 정격 전압이 48볼트이며 VA 정격이 1kVA(1000VA)인 강압 변압기를 가정합니다. 최대 권선 전류는 kVA(1000VA)와 같이 결정할 수 있습니다. 최대 권선 전류는 다음과 같이 결정할 수 있습니다.

때로는 권선에 전류 정격이 암페어로 표시되지만 이는 일반적으로 소형 변압기에서 볼 수 있습니다. 대형 변압기는 거의 항상 권선 전압과 VA 또는 kVA로 평가됩니다.

에너지 손실

변압기가 전력을 전송할 때 최소한의 손실로 전송합니다. 앞서 언급했듯이 최신 전력 변압기 설계는 일반적으로 효율이 95%를 초과합니다. 그러나 이 손실된 힘의 일부가 어디로 가고 손실의 원인은 무엇인지 아는 것이 좋습니다.

물론 권선의 저항으로 인한 전력 손실이 있습니다. 초전도 전선을 사용하지 않는 한, 전류가 흐르는 도체의 저항을 통해 항상 열의 형태로 전력이 소산됩니다. 변압기는 긴 전선 길이를 필요로 하기 때문에 이 손실이 중요한 요인이 될 수 있습니다.

권선의 게이지를 늘리는 것은 이러한 손실을 최소화하는 한 가지 방법이지만 비용, 크기 및 무게가 상당히 증가합니다.

와전류 손실

저항 손실을 제외하고 변압기 전력 손실의 대부분은 코어의 자기 효과로 인한 것입니다. 아마도 이러한 "핵심 손실" 중 가장 중요한 것은 와전류 손실일 것입니다. , 코어의 철을 통한 유도 전류의 통과로 인한 저항 전력 손실입니다.

철은 전기의 전도체일 뿐만 아니라 우수한 자속의 "전도체"이기 때문에 교류 자기장에서 2차 권선에 전류가 유도되는 것처럼 철에도 전류가 유도됩니다.

이러한 유도 전류는 패러데이의 법칙의 직각도 항목에 설명된 대로 1차 권선 권선에 수직으로 코어 단면을 순환하는 경향이 있습니다.

원형 운동은 직선으로 움직이지 않고 순환하는 물줄기의 소용돌이와 같은 독특한 이름을 부여합니다.

철은 전기의 공정한 전도체이지만 일반적으로 권선을 만드는 구리나 알루미늄만큼 좋지는 않습니다. 결과적으로 이러한 "와전류"는 코어를 순환할 때 상당한 전기 저항을 극복해야 합니다.

철이 제공하는 저항을 극복하면서 열의 형태로 힘을 발산합니다. 따라서 변압기에는 제거하기 어려운 비효율의 원인이 있습니다.

유도 가열

이 현상은 매우 뚜렷하여 철(철 함유) 재료를 가열하는 수단으로 종종 이용됩니다. 아래 사진은 대형 파이프 섹션의 온도를 높이는 "유도 가열" 장치를 보여줍니다.

고온 절연체로 덮인 와이어 루프는 파이프의 둘레를 둘러싸고 전자기 유도에 의해 파이프 벽 내에 와전류를 유도합니다. 와전류 효과를 극대화하기 위해 전력선 주파수(60Hz)보다 고주파 교류를 사용합니다.

그림 오른쪽에 있는 상자 장치는 고주파 AC를 생성하고 전선의 전류량을 제어하여 미리 결정된 "설정값"에서 파이프 온도를 안정화합니다.

유도 가열:1차 절연 권선이 손실이 있는 철관(2차)으로 전류를 유도합니다.

와전류 완화

변압기 코어에서 이러한 낭비적인 와전류를 완화하는 주요 전략은 철심을 시트로 형성하는 것입니다. 각 시트는 절연 바니시로 덮여 있어 코어가 얇은 조각으로 분할됩니다. 그 결과 와전류가 순환하는 코어의 폭이 매우 작습니다.

철심을 얇은 절연 적층판으로 분할하여 와전류 손실을 최소화합니다.

적층 여기에 표시된 것과 같은 코어는 거의 모든 저주파 변압기의 표준입니다. 반으로 자른 변압기 사진에서 철심은 하나의 단단한 조각이 아니라 여러 개의 얇은 판으로 구성되어 있었다는 것을 상기하십시오.

와전류 손실은 주파수에 따라 증가하므로 고주파 전력(예:400Hz, 많은 군용 및 항공기 응용 분야에서 사용)에서 작동하도록 설계된 변압기는 손실을 최소한으로 유지하기 위해 더 얇은 적층을 사용해야 합니다.

이것은 변압기의 제조 비용을 증가시키는 바람직하지 않은 영향을 미칩니다.

고주파 애플리케이션에 더 잘 작동하는 와전류 손실을 최소화하기 위한 또 다른 유사한 기술은 얇은 철판 대신 철 분말로 코어를 만드는 것입니다.

라미네이션 시트와 마찬가지로 이러한 철 과립은 전기 절연 물질로 개별적으로 코팅되어 있어 각 과립의 너비 내를 제외하고 코어를 비전도성으로 만듭니다. 분말 철심은 종종 무선 주파수 전류를 처리하는 변압기에서 발견됩니다.

자기 히스테리시스

또 다른 "코어 손실"은 자기 히스테리시스입니다. . 모든 강자성 물질은 외부 자기장에 노출된 후에도 어느 정도의 자화를 유지하는 경향이 있습니다.

자화 상태를 유지하려는 이러한 경향을 "히스테리시스"라고 하며, 1차 권선에 의해 생성된 자기장이 극성을 변경할 때마다(AC 주기당 2회) 변화하기 위해 이러한 반대를 극복하기 위해 일정한 에너지 투자가 필요합니다.

이러한 유형의 손실은 우수한 코어 재료 선택("얇은" B/H 히스테리시스 곡선으로 입증되는 바와 같이 낮은 히스테리시스를 갖는 코어 합금 선택) 및 최소 자속 밀도(큰 단면적)를 위한 코어 설계를 통해 완화될 수 있습니다. .

고주파에서의 피부 효과

변압기 에너지 손실은 주파수가 증가함에 따라 악화되는 경향이 있습니다. 권선 도체 내부의 표피 효과는 전하 흐름에 사용할 수 있는 단면적을 줄여 주파수가 올라감에 따라 유효 저항을 증가시키고 저항 소실을 통해 더 많은 전력 손실을 생성합니다.

자기 코어 손실은 또한 더 높은 주파수, 와전류 및 히스테리시스 효과가 더 심각해짐에 따라 과장됩니다. 이러한 이유로 상당한 크기의 변압기는 제한된 주파수 범위에서 효율적으로 작동하도록 설계되었습니다.

라인 주파수가 매우 안정적인 대부분의 배전 시스템에서는 과도한 주파수가 문제를 일으키지 않을 것이라고 생각할 것입니다. 불행히도 비선형 부하에 의해 생성된 고조파의 형태로 발생합니다.

이전 장에서 보았듯이 비정현파 파형은 다양한 진폭과 주파수에서 여러 정현파 파형의 가산 계열과 동일합니다. 전력 시스템에서 이러한 다른 주파수는 기본(라인) 주파수의 정수 배수이므로 항상 변압기의 설계 주파수보다 높거나 낮지 않습니다.

중대한 조치로, 심각한 변압기 과열을 유발할 수 있습니다. 전력 변압기는 특정 수준의 전력 시스템 고조파를 처리하도록 설계될 수 있으며 이 기능은 때때로 "K 계수" 등급으로 표시됩니다.

부유 용량 및 인덕턴스

정격 전력 및 전력 손실 외에도 변압기에는 회로 설계자가 인식해야 하는 다른 바람직하지 않은 제한이 있는 경우가 많습니다. 더 단순한 대응물인 인덕터와 마찬가지로 변압기는 권선에서 권선으로, 회전에서 회전(단일 권선에서) 및 권선에서 코어로의 도체 사이의 절연 유전체로 인해 커패시턴스를 나타냅니다.

변압기 공진 주파수

일반적으로 이 커패시턴스는 전력 애플리케이션에서 문제가 되지 않지만 작은 신호 애플리케이션(특히 고주파수 애플리케이션)은 이러한 단점을 잘 견디지 못할 수 있습니다.

또한 권선의 설계된 인덕턴스와 함께 커패시턴스를 갖는 효과는 변압기에 공진 기능을 제공합니다. 특정 주파수에서, 인가된 주파수가 이 지점에 도달할 수 있는 신호 애플리케이션의 설계 문제는 확실합니다(일반적으로 전력 변압기의 공진 주파수는 작동하도록 설계된 AC 전원의 주파수를 훨씬 초과합니다).

플럭스 봉쇄

자속 억제(트랜스포머의 자속이 빠져나가 다른 장치를 방해하지 않도록 하고 다른 장치의 자속이 변압기 코어에서 차폐되도록 하는 것)는 인덕터와 변압기가 공유하는 또 다른 문제입니다.

누설 인덕턴스

플럭스 억제 문제와 밀접하게 관련된 것은 누설 인덕턴스입니다. 우리는 이미 이 장의 초반에 SPICE 시뮬레이션을 통해 전압 조정에 대한 누설 인덕턴스의 해로운 영향을 보았습니다. 누설 인덕턴스는 변압기의 권선과 직렬로 연결된 인덕턴스와 동일하기 때문에 부하와 직렬 임피던스로 나타납니다.

따라서 부하에 의해 소비되는 전류가 많을수록 2차 권선 단자에서 사용할 수 있는 전압이 줄어듭니다. 일반적으로 변압기 설계에는 우수한 전압 조정이 필요하지만 예외적인 경우도 있습니다.

앞에서 언급했듯이 방전 조명 회로에는 램프를 통해 아크가 발생한 후 전압을 낮추기 위해 "느슨한"(불량) 전압 조정이 있는 승압 변압기가 필요합니다. 이 설계 기준을 충족하는 한 가지 방법은 자속이 2차 권선을 우회하도록 자속 누설 경로가 있는 변압기를 설계하는 것입니다.

결과적인 누설 플럭스는 누설 인덕턴스를 생성하고, 이는 차례로 방전 조명에 필요한 열악한 조절을 생성합니다.

코어 채도

변압기는 또한 코어의 자속 제한으로 인해 성능이 제한됩니다. 강자성 코어 변압기의 경우 코어의 포화 한계를 염두에 두어야 합니다.

강자성 재료는 무한한 자속 밀도를 지원할 수 없음을 기억하십시오. 강자성 재료는 특정 수준(재료 및 코어 치수에 의해 결정됨)에서 "포화"하는 경향이 있습니다. 필드 플럭스(Φ).

변압기의 1차 권선이 과도한 인가 전압으로 과부하되면 AC 사인파 사이클의 피크 모멘트 동안 코어 자속이 포화 수준에 도달할 수 있습니다. 이 경우 2차 권선에 유도된 전압은 1차 코일에 전력을 공급하는 전압과 더 이상 파형과 일치하지 않습니다.

즉, 과부하된 변압기는 왜곡 1차 권선에서 2차 권선으로의 파형으로 2차 권선의 출력에 고조파를 생성합니다. 앞에서 논의한 바와 같이 AC 전원 시스템의 고조파 성분은 일반적으로 문제를 일으킵니다.

피킹 트랜스포머

피킹 트랜스포머로 알려진 특수 트랜스포머 이 원리를 이용하여 소스 전압 파형의 피크 근처에서 짧은 전압 펄스를 생성합니다. 코어는 피크보다 훨씬 낮은 전압 수준에서 빠르고 급격하게 포화되도록 설계되었습니다.

결과적으로 사인파 플럭스 파형이 심하게 잘리고 플럭스가 변할 때만(포화 레벨 미만) 2차 전압 펄스가 발생합니다.

피킹 변압기의 전압 및 자속 파형.

정상보다 낮은 주파수에서 작동

비정상적인 변압기 코어 포화의 또 다른 원인은 정상보다 낮은 주파수에서 작동하는 것입니다. 예를 들어, 60Hz에서 작동하도록 설계된 전력 변압기가 대신 50Hz에서 작동해야 하는 경우 자속은 소스 전압과 균형을 유지하는 데 필요한 동일한 반대 전압을 생성하기 위해 이전보다 더 큰 피크 레벨에 도달해야 합니다.

이는 소스 전압이 이전과 동일하더라도 마찬가지입니다.

동일한 전압에 대해 60Hz에 비해 50Hz로 구동되는 변압기 코어에서 자속이 더 높습니다.

순시 권선 전압은 순시 자속의 변화율에 비례하기 때문에 변압기에서 전압 파형은 동일한 피크 값에 도달하지만 각 반주기를 완료하는 데 더 오랜 시간이 걸리므로 자속이 이전과 동일한 변화율을 유지해야 하지만 더 오랜 기간 동안 유지해야 합니다.

따라서 플럭스가 이전과 동일한 속도로 상승해야 하지만 더 오랜 기간 동안 상승하면 더 큰 피크 값으로 상승합니다.

수학적으로 이것은 미적분학의 또 다른 예입니다. 전압은 플럭스의 변화율에 비례하기 때문에 전압 파형은 미분이라고 합니다. 플럭스 파형의 "파생"은 다른 수학 함수(파형)를 다른 함수의 변화율로 정의하는 미적분 연산입니다.

하지만 반대 관점에서 원래 파형을 파생 상품과 연결하면 원래 파형을 적분이라고 부를 수 있습니다. 파생 파형의. 이 경우 전압 파형은 자속 파형의 미분이며 자속 파형은 전압 파형의 적분입니다.

모든 수학 함수의 적분은 해당 함수의 곡선 아래에 누적된 면적에 비례합니다. 50Hz 파형의 각 반주기는 60Hz 파형보다 그래프의 0선 사이에 더 많은 영역을 축적하므로 자속은 전압의 적분이라는 것을 알고 있습니다. 아래 그림.

같은 속도로 변화하는 자속은 60Hz보다 50Hz에서 더 높은 수준으로 상승합니다.

변압기 포화의 또 다른 원인은 1차 권선에 DC 전류가 존재하기 때문입니다. 변압기의 1차 권선에서 떨어지는 DC 전압의 양은 코어에 추가 자속을 유발합니다. 이 추가 플럭스 "바이어스" 또는 "오프셋"은 교번 플럭스 파형을 다른 것보다 반주기에서 포화에 더 가깝게 만듭니다.

기본 DC는 파형 피크를 포화 상한으로 이동합니다.

대부분의 변압기에서 코어 포화는 매우 바람직하지 않은 효과이며 좋은 설계를 통해 피할 수 있습니다. 즉, 권선과 코어를 설계하여 자속 밀도가 포화 수준보다 훨씬 낮게 유지되도록 하는 것입니다.

이것은 mmf와 Φ 사이의 관계가 플럭스 사이클 전반에 걸쳐 더 선형임을 보장하며, 이는 자화 전류 파형의 왜곡을 줄여주기 때문에 좋습니다.

또한 낮은 자속 밀도를 위한 코어 엔지니어링은 주파수 변동 및 DC 오프셋과 같은 비정상적 비정상 조건을 수용하기 위해 정상 자속 피크와 코어 포화 한계 사이에 안전한 여유를 제공합니다.

돌입 전류

변압기가 처음에 AC 전압 소스에 연결되면 돌입 전류라고 하는 1차 권선을 통해 상당한 전류 서지가 발생할 수 있습니다. . 이것은 변압기 돌입 전류가 다른 현상에 의해 발생하지만 전원에 갑자기 연결하여 시동되는 전기 모터에서 나타나는 돌입 전류와 유사합니다.

변압기 코어의 순시 자속 변화율은 1차 권선의 순시 전압 강하에 비례한다는 것을 알고 있습니다. 또는 앞에서 언급했듯이 전압 파형은 자속 파형의 미분이고 자속 파형은 전압 파형의 적분입니다.

지속적으로 작동하는 변압기에서 이 두 파형은 90° 위상 편이됩니다. 자속(Φ)은 코어의 기전력(mmf)에 비례하고 mmf는 권선 전류에 비례하므로 전류 파형은 자속 파형과 동위상이 되며 둘 다 전압 파형보다 90도 지연됩니다. °:

지속적인 정상 상태 작동:전류와 같은 자속은 인가 전압보다 90° 지연됩니다.

순간 전압이 양의 피크 값에 있는 정확한 순간에 변압기의 1차 권선이 갑자기 AC 전압 소스에 연결되었다고 가정해 보겠습니다.

변압기가 이 인가된 소스 전압과 균형을 이루기 위해 반대 전압 강하를 생성하려면 급격히 증가하는 값의 자속이 생성되어야 합니다. 그 결과 권선 전류가 급격히 증가하지만 실제로는 정상 조건보다 더 빠르지 않습니다.

AC 전압 피크에서 변압기를 라인에 연결:자속은 정상 상태 작동과 마찬가지로 0에서 빠르게 증가합니다.

코어 플럭스와 코일 전류는 모두 0에서 시작하여 연속 작동 중에 경험하는 동일한 피크 값으로 빌드됩니다. 따라서 이 시나리오에는 "서지" 또는 "돌입" 또는 전류가 없습니다.

또는 순간 전압이 0인 정확한 순간에 AC 전압 소스에 대한 변압기의 연결이 발생하면 어떻게 되는지 생각해 보겠습니다.

연속 작동 동안(변압기가 꽤 오랫동안 전원을 공급받았을 때) 이것은 자속과 권선 전류가 모두 음의 피크에 있고 변화율이 0인 시점입니다(dΦ/dt =0 및 di/ dt =0).

전압이 양의 피크에 도달하면 플럭스 및 전류 파형이 최대 양의 변화율로 증가하고 전압이 0 레벨로 내려감에 따라 양의 피크까지 상승합니다.

e=0 V에서 시작하는 것은 위의 그림에서 계속해서 실행하는 것과 같지 않습니다. 예상되는 파형이 올바르지 않습니다. Φ는 0에서 시작해야 합니다.

그러나 연속 모드 작동과 이 시나리오에서 가정된 갑작스러운 시작 조건 사이에는 상당한 차이가 있습니다. 연속 작동 중에 전압이 0점일 때 자속과 전류 레벨은 음의 피크에 있었습니다. 그러나 유휴 상태인 변압기에서는 자속과 권선 전류가 모두 0에서 시작해야 합니다. .

전압 상승에 응답하여 자속이 증가하면 잠시 동안 전원이 공급된 변압기에서 일반적으로 발생하는 이전의 음(자화) 상태가 아니라 0에서 위쪽으로 증가합니다.

따라서 이제 막 "시작"하는 변압기에서 자속은 전압 파형의 첫 번째 반주기 아래 영역을 "통합"할 때 정상 피크 크기의 약 두 배에 도달합니다.

e=0 V에서 시작하여 Φ는 초기 조건 Φ=0에서 시작하여 코어를 포화시키지 않는다고 가정할 때 정상 값의 2배로 증가합니다.

이상적인 변압기에서 자화 전류는 정상 피크 값의 약 두 배까지 상승하여 정상보다 높은 이 자속을 생성하는 데 필요한 mmf를 생성합니다.

그러나 대부분의 변압기는 이와 같은 조건에서 포화를 피하기 위해 정상 자속 피크와 포화 한계 사이에 충분한 여유를 갖도록 설계되지 않았으므로 코어는 이 전압의 첫 반주기 동안 거의 확실히 포화됩니다.

포화 동안 자속을 생성하려면 불균형한 양의 mmf가 필요합니다. 즉, mmf를 생성하여 코어에서 자속을 유발하는 권선 전류가 쉽게 초과하는 값으로 불균형적으로 상승합니다. 정상 피크의 두 배:

전류는 e=0V에서 시작하여 불포화 코어의 경우 정상 값의 2배로 증가하거나 포화(용으로 설계된)의 경우 훨씬 더 높아집니다.

이것은 AC 전압 소스에 연결될 때 변압기의 1차 권선에 돌입 전류를 일으키는 메커니즘입니다. 보시다시피 돌입 전류의 크기는 소스에 전기적으로 연결되는 정확한 시간에 크게 좌우됩니다.

변압기가 소스에 연결되는 순간 코어에 약간의 잔류 자기가 있는 경우 돌입이 훨씬 더 심각할 수 있습니다. 이 때문에 변압기 과전류 보호 장치는 일반적으로 회로를 열지 않고도 이와 같은 전류 서지를 견딜 수 있도록 "느리게 작동하는" 종류입니다.

열 및 소음

원치 않는 전기적 효과 외에도 변압기는 바람직하지 않은 물리적 효과를 나타낼 수 있으며, 가장 주목할만한 것은 열과 소음의 생성입니다. 소음은 주로 성가신 영향이지만 과열되면 권선 절연이 손상되기 때문에 열은 잠재적으로 심각한 문제입니다.

코어가 포화 수준에 도달하지 않도록 하고, 와전류를 최소화하고, 권선에 과부하가 걸리거나 최대 전류용량에 너무 가깝게 작동하지 않도록 하는 좋은 설계로 가열을 최소화할 수 있습니다.

대형 전력 변압기는 열을 전달하고 소음을 차단하고 권선 절연의 무결성을 손상시킬 수 있는 습기를 제거하기 위해 코어와 권선이 오일 배스에 ​​잠겨 있습니다.

변압기 케이스 외부의 방열 "라디에이터" 튜브는 대류 오일 흐름 경로를 제공하여 변압기 코어에서 주변 공기로 열을 전달합니다.

대형 전력 변압기는 방열 절연유에 잠겨 있습니다.

무급유 또는 "건식" 변압기는 문자 등급 시스템(A, B, F 또는 H)에 따라 최대 작동 온도 "상승"(주변 온도를 초과하는 온도 증가)으로 평가되는 경우가 많습니다. 이러한 문자 코드는 다음과 같습니다. 가장 낮은 내열성에서 가장 높은 순으로:

<울>
  • A 등급: 40°C(최대) 주변 온도에서 55°C 이하의 권선 온도 상승
  • B급: 40°C(최대)주변 공기 온도에서 80°C 이하의 와인딩 온도 상승
  • F 등급: 섭씨 40°(최대) 주변 온도에서 권선 온도 상승이 115°C를 넘지 않아야 합니다.
  • H등급: 40°C(최대) 주변 공기 온도에서 150°C 이하의 와인딩 온도 상승
  • 가청 소음은 주로 자기 변형 현상에서 발생하는 효과입니다. :자화되었을 때 강자성체에 의해 나타나는 약간의 길이 변화.

    대형 전력 변압기 주변에서 들리는 친숙한 "윙윙거리는 소리"는 120Hz(시스템 주파수의 두 배, 미국에서는 60Hz)에서 철심의 팽창 및 수축 소리입니다. 자속 파형 - 1차 권선과 2차 권선 사이의 기계적 힘에 의해 생성된 노이즈.

    다시 말하지만, 코어에서 낮은 자속 수준을 유지하는 것이 이 효과를 최소화하는 열쇠이며, 이는 전류 파형의 많은 부분에 대해 포화 상태에서 작동해야 하는 철공진 변압기가 뜨겁고 노이즈가 많은 상태에서 작동하는 이유를 설명합니다.

    권선 자기력으로 인한 손실

    전력 변압기에서 소음을 발생시키는 또 다른 현상은 부하가 높을 때 1차 권선과 2차 권선 사이의 물리적 반력입니다.

    2차 권선이 개방 회로이면 이를 통해 전류가 흐르지 않으며 결과적으로 이에 의해 생성된 기전력(mmf)도 발생하지 않습니다. 그러나 2차측이 "부하"될 때(현재 부하에 공급됨) 권선은 mmf를 생성하고 이는 코어 자속 수준이 변경되는 것을 방지하기 위해 1차측 권선에서 "반사된" mmf에 의해 상쇄됩니다.

    2차(부하) 전류의 결과로 1차 권선과 2차 권선 사이에 생성된 반대되는 mmf는 권선 사이에 반발력, 물리적 힘을 생성하여 권선을 진동시키는 경향이 있습니다.

    변압기 설계자는 권선 코일을 구성할 때 이러한 물리적 힘을 고려하여 응력을 처리할 수 있는 적절한 기계적 지지가 있는지 확인해야 합니다. 그러나 고부하(고전류) 조건에서 이러한 응력은 변압기에서 가청 잡음을 발생시킬 만큼 충분히 클 수 있습니다.

    검토:

    <울>
  • 전력 변압기는 1차 권선에서 2차 권선으로 전달할 수 있는 전력량이 제한되어 있습니다. 대형 단위는 일반적으로 VA(볼트-암페어) 또는 kVA(킬로 볼트-암페어)로 평가됩니다.
  • 변압기 권선의 저항은 전류가 열을 발산하고 에너지를 낭비하기 때문에 비효율에 기여합니다.
  • 변압기 철심의 자기 효과도 비효율의 원인이 됩니다. 효과 중에는 와류가 있습니다. (철심의 순환 유도 전류) 및 히스테리시스 (철이 특정 방향으로 자화하는 경향을 극복하여 손실된 전력).
  • 주파수가 증가하면 전력 변압기 내에서 전력 손실이 증가합니다. 전력 시스템에 고조파가 존재하면 정상보다 훨씬 높은 주파수가 발생하여 대형 변압기에서 과열을 유발할 수 있습니다.
  • 트랜스포머와 인덕터 모두 철심 및 서로 간에 권선을 분리하는 전선 절연(유전체)으로 인해 피할 수 없는 일정한 양의 커패시턴스를 가지고 있습니다. 이 커패시턴스는 변압기에 고유한 공진 주파수를 주기에 충분히 중요할 수 있습니다. , 신호 응용 프로그램에서 문제가 될 수 있습니다.
  • 누설 인덕턴스 변압기의 권선 사이에 100% 결합되지 않은 자속으로 인해 발생합니다. 전송과 관련이 없는 모든 흐름 한 권선에서 다른 권선으로의 에너지는 에너지를 저장하고 방출하며, 이것이 (자체) 인덕턴스가 작동하는 방식입니다. 누설 인덕턴스는 변압기의 전압 조정을 악화시키는 경향이 있습니다(주어진 부하 전류량에 대해 2차 전압이 더 "하강"함).
  • 자기 포화 변압기 코어의 전압 이상은 과도한 1차 전압, 너무 낮은 주파수에서의 작동 및/또는 권선에 DC 전류가 존재함으로써 발생할 수 있습니다. 포화는 피크 자속 밀도 값과 코어의 포화 한계 사이에 적절한 안전 여유를 제공하는 보수적인 설계로 최소화하거나 피할 수 있습니다.
  • 변압기는 종종 상당한 돌입 전류를 경험합니다. AC 전압 소스에 처음 연결했을 때. 돌입 전류는 순시 전원 전압이 0인 순간에 AC 전원에 연결할 때 가장 심각합니다.
  • 잡음은 변압기, 특히 전력 변압기에서 나타나는 일반적인 현상이며 주로 자기 변형으로 인해 발생합니다. 핵심의. 권선 진동을 유발하는 물리적인 힘은 무거운(고전류) 2차 권선 부하 조건에서도 소음을 생성할 수 있습니다.

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