다중 권선 트랜스포머: 탭에서 바리악까지 종합 가이드

다중 2차를 가진 트랜스포머

트랜스포머는 놀랍도록 다재다능합니다. 클래식한 단일 1차, 단일 2차 설계가 널리 가르쳐지지만, 많은 실용적 응용에서 추가 2차 권선이 유리합니다. 세 개의 인덕터가 공통 자기 코어를 공유하며 각각이 서로 자성적으로 결합된 트랜스포머를 생각해보세요.

 

다중 2차 트랜스포머가 여러 출력 전압을 제공

 

이 구성에서 전압과 전류를 지배하는 권선비 규칙은 모든 권선 쌍에 적용됩니다. 하나의 1차, 하나의 강압 2차, 하나의 승압 2차 모두를 같은 코어에 설계할 수도 있습니다.

역사적으로 이 배치는 진공관 전원 공급장치에서 흔했습니다. 110V AC 공급에서 필라멘트용 저전압(6~12V)과 플레이트 구동용 고전압(수백 볼트)이 동시에 필요했기 때문입니다.

이 트랜스포머들은 단일 1차 소스로부터 매우 다른 전압과 전류 레벨에서 전기적으로 절연된 출력을 제공합니다.

 

6개 권선을 가진 다중 권선 트랜스포머 사진: 1차와 5개 2차

 

표시된 6권선 트랜스포머는 단일 115V 소스에서 진공관 시스템의 저전압 필라멘트 공급과 고전압 플레이트 구동을 모두 공급하도록 설계되었습니다. 사진에는 다양한 2차 출력을 전달하는 15개의 도체가 숨겨져 있습니다.

2차 간 절연이 중요하지 않다면, 단일 2차 권선을 여러 지점에서 탭하여 여러 전압 레일을 만들 수 있습니다:

 

단일 탭 2차가 여러 전압을 제공

 

다극 스위치 트랜스포머

탭은 단순히 권선의 양단 사이의 지점에 만든 연결입니다. 친숙한 권선비 관계는 모든 탭 구간에 적용되므로, 트랜스포머가 많은 개별 전압 옵션을 제공할 수 있습니다.

 

스위치를 사용하여 여러 가능한 전압 중 하나를 선택하는 탭 2차

 

가변 트랜스포머

탭 개념을 확장하면, 슬라이딩 접점이 노출된 권선을 따라 이동하여 모든 턴에서 탭을 제공할 수 있습니다. 이는 연속적인 출력 전압 범위를 생성합니다.

 

2차 권선의 슬라이딩 접점이 2차 전압을 연속적으로 변화

 

1950~60년대 초기 모델 기차 속도 조절기가 이 원리를 사용했습니다. 110~120V AC를 낮은 전압으로 강압하고, 슬라이딩 접점으로 가변 저항에서 전력 낭비 없이 미세한 속도 제어를 제공했습니다.

대용량 산업용 트랜스포머는 움직이는 접점이 고전력에서 비현실적이므로 슬라이딩 접점 대신 고정 탭이나 다극 스위치를 사용합니다. 탭 스위치는 보통 트랜스포머가 비활성화되었을 때만 조작됩니다.

오토트랜스포머

단일 권선을 탭하여 다중 권선을 에뮬레이트할 수 있으므로, 2차 코일을 완전히 제거할 수 있습니다. 결과는 오토트랜스포머로, 전압을 승압 또는 강압하지만 절연을 제공하지 않는 단일 탭 권선입니다.

 

단일 탭 권선으로 전압을 승압하는 오토트랜스포머, 구리 절약하지만 절연 포기

 

강압 오토트랜스포머도 비슷해 보이지만, 탭 위치가 전압을 낮추는 쪽에 있습니다.

 

단일 구리 절약 탭 권선으로 전압을 강압하는 오토트랜스포머

 

오토트랜스포머는 적당한 전압 증감만 필요한 응용에 이상적입니다. 일치하는 1차/2차 권선 쌍을 만드는 대신 탭이 있는 단일 권선으로 충분하여 비용과 무게를 줄입니다.

"부스팅" 구성에서는 2차 코일의 극성이 1차에 더해지도록 정렬됩니다. "버킹" 구성에서는 2차 극성이 1차에서 빼지도록 합니다.

 

일반 트랜스포머를 오토트랜스포머로 연결하여 라인 전압 부스팅

 

일반 트랜스포머를 오토트랜스포머로 연결하여 라인 전압 버킹(강압)

 

오토트랜스포머의 핵심 이점은 단일 권선으로, 별도 1차/2차 권선을 가진 완전 절연 트랜스포머에 비해 재료비와 무게를 낮춥니다.

바리악(Variac) 가변 오토트랜스포머

오토트랜스포머 권선에 탭을 두어 여러 비율을 제공하고, 슬라이딩 접점으로 완전히 가변적인 장치로 만들 수 있습니다. 이 형태를 바리악(Variac)이라 하며, 실험실과 취미 회로에서 널리 쓰입니다.

 

바리악은 슬라이딩 탭을 가진 오토트랜스포머

 

벤치탑 바리악은 기술자가 손잡이를 돌리는 것만으로 가정용 AC 전압을 미세하고 연속적인 범위로 승압 또는 강압할 수 있게 합니다.

 

요약:

• 트랜스포머는 여러 1차-2차 쌍을 포함할 수 있어, 단일 유닛에서 다양한 승압/강압 비율을 가능하게 합니다.
• 권선 탭은 단일 코일을 여러 전압 구간으로 분할합니다.
• 가변 트랜스포머는 이동식 암으로 권선의 어느 지점과도 접촉하여 연속적인 전압 조정을 제공합니다.
• 오토트랜스포머는 절연 없이 전압을 변환하는 단일 탭 코일입니다.
• 바리악(Variac)은 가변 오토트랜스포머입니다.

관련 워크시트:

• 오토트랜스포머 워크시트