승압 및 강압 변압기

지금까지 우리는 1차 권선과 2차 권선이 동일한 인덕턴스를 갖고 두 회로에서 거의 동일한 전압 및 전류 레벨을 제공하는 변압기 시뮬레이션을 관찰했습니다. 그러나 변압기의 1차측과 2차측 사이의 전압과 전류의 평등은 모든 변압기의 표준이 아닙니다.

두 권선의 인덕턴스가 같지 않으면 흥미로운 일이 발생합니다.

<예비>변압기 v1 1 0 ac 10 죄 rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 10000 12 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 로드 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .print ac v(2,0) i(v1) .print ac v(3,5) i(vi1) .끝 <사전>주파수 v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 9.975E-05 1차 권선 주파수 v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E-01 9.962E-04 2차 권선

2차 전압은 1차 전압보다 약 10배(0.9962V, 10V)이고, 2차 전류는 약 10배(0.09975mA에 비해 0.9962mA)입니다.

여기에서 전압을 낮추는 장치가 있습니다. 10배 및 현재 업 10배:

10:1의 회전 비율은 10:1의 1차:2차 전압 비율과 1:10의 1차:2차 전류 비율을 산출합니다.

승압 및 강압 변압기란 무엇입니까?

이것은 실제로 매우 유용한 장치입니다. 이를 통해 AC 회로의 전압과 전류를 쉽게 곱하거나 나눌 수 있습니다. 실제로 변압기는 발전소를 부하와 연결하는 전력선을 따라 전선 저항 전력 손실을 줄이기 위해 AC 전압을 "증가"하고 전류를 "강압"할 수 있기 때문에 전력의 장거리 전송을 실용적인 현실로 만들었습니다.

양쪽 끝(발전기 및 부하 모두)에서 전압 레벨은 더 안전한 작동과 저렴한 장비를 위해 변압기에 의해 감소됩니다.

1차측에서 2차측으로 전압을 증가시키는 변압기(1차측 권선보다 더 많은 2차측 권선 회전수)를 승압이라고 합니다. 변압기.

반대로, 반대로 하도록 설계된 변압기를 강압이라고 합니다. 변압기.

이전 섹션에 표시된 사진을 다시 살펴보겠습니다.

1차 및 2차 권선을 보여주는 변압기 단면은 높이가 몇 인치(약 10cm)입니다.

이것은 1차 권선의 높은 권선 수와 2차 권선의 낮은 권선 수에서 알 수 있듯이 강압 변압기입니다. 이 변압기는 강압 장치로서 고전압, 저전류 전력을 저전압, 고전류 전력으로 변환합니다.

전류 증가로 인해 2차 권선에 사용되는 더 큰 게이지의 전선이 필요합니다. 전류를 많이 흘릴 필요가 없는 1차 권선은 더 작은 궤적의 전선으로 만들 수 있습니다.

변압기 작동의 가역성

궁금하시다면 입니다 이러한 변압기 유형 중 하나를 역방향으로 작동(AC 소스로 2차 권선에 전원을 공급하고 1차 권선에 부하를 공급)하여 반대 기능을 수행할 수 있습니다. 승압은 강압으로 기능하고 그 반대도 마찬가지입니다.

그러나 이 장의 첫 번째 섹션에서 보았듯이 변압기의 효율적인 작동을 위해서는 개별 권선 인덕턴스가 전압 및 전류의 특정 작동 범위에 맞게 설계되어야 합니다. 따라서 변압기를 이와 같이 "역방향"으로 사용하려면 반드시 각 권선에 대한 전압 및 전류의 원래 설계 매개변수 내에서 사용하여 비효율적(또는 손상 과도한 전압이나 전류에 의해!).

변압기 구성 라벨

변압기는 종종 어떤 전선이 1차 권선으로 연결되고 어떤 전선이 2차 권선으로 연결되는지 명확하지 않은 방식으로 구성됩니다. 혼란을 완화하는 데 도움이 되도록 전력 산업에서 사용되는 한 가지 규칙은 고전압 권선(강압 장치의 1차 권선, 승압 장치의 2차 권선)에 대해 "H"로 지정하고 "X"를 사용하는 것입니다. 저전압 권선에 대한 명칭입니다.

따라서 간단한 전원 변압기에는 "H₁ ", "H₂ ", "X₁ " 및 "X₂ ". 일반적으로 와이어 번호 지정에 중요합니다(H₁ 대 H₂ 등), 이 장의 뒷부분에서 살펴보겠습니다.

승압 및 강압 변압기의 실제 의의

전압과 전류가 반대 방향(하나는 올라가고 다른 하나는 내려감)으로 "단계적"이라는 사실은 전력이 전압 곱하기 전류와 같다는 것을 기억하고 변압기가 생산할 수 없다는 것을 깨달을 때 완벽하게 이해됩니다. 전원만 변환합니다.

흡수하는 것보다 더 많은 전력을 출력할 수 있는 모든 장치는 에너지 보존 법칙을 위반하게 됩니다. 물리학에서, 즉 에너지는 생성되거나 소멸될 수 없으며 변환될 뿐입니다. 우리가 살펴본 첫 번째 변압기 예와 마찬가지로 장치의 1차측에서 2차측으로 전력 전달 효율이 매우 좋습니다.

이것의 실질적인 중요성은 대안을 고려할 때 더 분명해집니다. 효율적인 변압기가 등장하기 전에는 모터/발전기 세트를 사용해야만 전압/전류 레벨 변환을 달성할 수 있었습니다.

모터/발전기 세트의 도면은 관련된 기본 원리를 보여줍니다. (아래 그림)

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모터 발전기는 변압기의 기본 원리를 보여줍니다.

이러한 기계에서 모터는 발전기에 기계적으로 연결되며, 발전기는 모터의 회전 속도에서 원하는 수준의 전압과 전류를 생성하도록 설계되었습니다.

모터와 발전기는 모두 상당히 효율적인 장치이지만 이러한 방식으로 둘 다 사용하면 비효율성이 높아져 전체 효율이 90% 이하 범위가 됩니다. 또한 모터/발전기 세트에는 움직이는 부품이 필요하기 때문에 기계적 마모와 균형이 서비스 수명과 성능 모두에 영향을 미치는 요소입니다.

반면에 변압기는 움직이는 부품 없이 매우 높은 효율로 AC 전압 및 전류 수준을 변환할 수 있어 우리가 당연시하는 전력의 광범위한 분배와 사용을 가능하게 합니다.

공정하게 말하면 모터/발전기 세트가 모든 변압기에 의해 반드시 폐기되는 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 신청.

변압기는 AC 전압 및 전류 레벨 변환에 대해 모터/발전기 세트보다 분명히 우수하지만 AC 전력의 한 주파수를 다른 주파수로 변환하거나 (자체적으로) DC를 AC로 또는 그 반대로 변환할 수 없습니다.

모터/발전기 세트는 이미 설명한 효율성 및 기계적 요인의 한계에도 불구하고 비교적 단순하게 이러한 모든 작업을 수행할 수 있습니다.

모터/발전기 세트는 또한 고유한 운동 에너지 저장 특성을 가지고 있습니다. 즉, 모터의 전원 공급이 어떤 이유로든 순간적으로 중단되면 각운동량(회전하는 질량의 관성)이 짧은 시간 동안 발전기의 회전을 유지합니다. , 따라서 주 전원 시스템의 "글리치"로부터 발전기에 의해 구동되는 모든 부하를 분리합니다.

승압변압기 동작분석

SPICE 분석의 수치를 자세히 살펴보면 변압기의 비율과 두 인덕턴스 간의 대응 관계를 확인할 수 있습니다. 1차 인덕터(l1)가 2차 인덕터(10000H 대 100H)보다 100배 더 많은 인덕턴스를 갖고 측정된 전압 강압 비율이 10 대 1이라는 것을 주목하십시오.

인덕턴스가 더 많은 권선은 다른 권선보다 더 높은 전압과 더 적은 전류를 가집니다.

두 개의 인덕터가 변압기의 동일한 코어 재료에 감겨 있기 때문에(두 개 사이의 가장 효율적인 자기 결합을 위해) 두 코일의 인덕턴스에 영향을 미치는 매개변수는 각 코일의 권수를 제외하고 동일합니다.

인덕턴스 공식을 다시 살펴보면 인덕턴스가 제곱에 비례한다는 것을 알 수 있습니다. 코일 회전 수:

따라서 인덕턴스 비율이 100:1인 마지막 SPICE 변압기 예제 회로의 두 인덕터는 10제곱이 100이기 때문에 코일 권선 비율이 10:1이어야 합니다.

이것은 1차 및 2차 전압과 전류 사이에서 찾은 것과 동일한 비율(10:1)로 작동하므로 일반적으로 전압 및 전류 변환 비율은 1차 및 2차 사이의 권선 회전 비율과 같다고 말할 수 있습니다.

강압 변압기:(많은 회전:적은 회전).

변압기에서 코일 권선비의 승압/강압 효과는 기계식 기어 시스템의 기어 톱니비와 유사하여 속도와 토크 값을 거의 같은 방식으로 변환합니다.

토크 감소 기어 트레인은 토크를 낮추고 속도를 높입니다.

배전 목적의 승압 및 강압 변압기는 이전에 표시된 전력 변압기에 비례하여 거대할 수 있으며 일부 장치는 집만큼 높이 서 있습니다. 다음 사진은 높이가 약 12피트인 변전소 변압기를 보여줍니다.

변전소 변압기.

검토:

<울>

변압기는 1차 전선 대 2차 전선 권선의 비율에 따라 전압을 "승압" 또는 "하강"합니다.

<울>

1차에서 2차로 전압을 높이도록 설계된 변압기를 승압이라고 합니다. 변신 로봇. 1차측에서 2차측으로 전압을 낮추도록 설계된 변압기를 강압이라고 합니다. 변압기.

변압기의 변환 비율은 1차 대 2차 인덕턴스(L) 비율의 제곱근과 같습니다.

관련 워크시트:

<울>

승압, 강압 및 절연 변압기 워크시트