전압 규정

이 장의 앞부분에 있는 몇 가지 SPICE 분석에서 보았듯이 변압기의 출력 전압은 일정한 전압 입력이 있더라도 부하 저항에 따라 약간씩 달라집니다.

분산 정도는 1차 및 2차 권선 인덕턴스의 영향을 받으며, 특히 권선 저항과 1차 권선과 2차 권선 간의 상호 인덕턴스(자기 결합) 정도가 포함됩니다.

변압기가 부하에 의해 (이상적으로는) 일정한 전압 소스로 보이는 전력 변압기 애플리케이션의 경우 부하 전류의 넓은 변동에 대해 2차 전압을 가능한 한 적게 변화시키는 것이 좋습니다.

전압 조절 공식

전력 변압기가 부하 전류 범위에서 일정한 2차 전압을 얼마나 잘 유지하는지 측정하는 것을 변압기의 전압 조정이라고 합니다. . 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

"전체 로드"란 무엇입니까?

"전부하"는 변압기가 최대 허용 2차 전류에서 작동하는 지점을 의미합니다. 이 동작점은 주로 권선 크기(전류 용량)와 변압기 냉각 방법에 의해 결정됩니다.

첫 번째 SPICE 변압기 시뮬레이션을 예로 들어 1kΩ 부하의 출력 전압과 200Ω 부하를 비교하겠습니다(200Ω 부하가 "전체 부하" 조건이라고 가정). 우리의 일정한 1차 전압이 10.00볼트 AC였음을 기억하십시오.

<사전>주파수 v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E+00 9.962E-03 1k ohm 부하의 출력 주파수 v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.348E+00 4.674E-02 200옴 부하의 출력

부하가 무거워지면(더 많은 전류) 출력 전압이 어떻게 감소하는지 확인합니다. 이제 동일한 변압기 회로를 사용하여 "무부하" 상태를 시뮬레이션하기 위해 2차 권선에 극도로 높은 크기의 부하 저항을 배치합니다. ("변압기" 스파이스 목록" 참조)

<예비>변압기 v1 1 0 ac 10 죄 rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 1 2 0 100 12 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 로드 4 5 9e12 .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 2.653E-04 주파수 v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.990E+00 1.110E-12 (거의) 무부하 출력

따라서 우리는 출력(2차) 전압이 (가상) 무부하에서 9.990볼트 범위에 걸쳐 있고 "전체 부하"라고 부르기로 결정한 지점에서 9.348볼트 범위에 있음을 알 수 있습니다. 이 수치로 전압 조정을 계산하면 다음을 얻습니다.

덧붙여서, 이것은 전력 변압기에 대한 다소 열악한(또는 "느슨한") 규정으로 간주됩니다. 이와 같은 단순한 저항성 부하에 전력을 공급할 때 우수한 전력 변압기는 3% 미만의 레귤레이션 비율을 나타내야 합니다.

유도 부하는 전압 조정이 더 나쁜 조건을 만드는 경향이 있으므로 순전히 저항성 부하를 사용한 이 분석은 "최상의" 조건이었습니다.

"불량" 규정이 필요한 애플리케이션

그러나 실제로 부적절한 규제가 필요한 일부 응용 프로그램이 있습니다. 그러한 경우 중 하나는 방전 조명에서, 승압 변압기가 초기에 고전압(램프를 "점화"하는 데 필요)을 생성하는 데 필요한 다음 램프가 전류를 끌어오기 시작하면 전압이 떨어질 것으로 예상됩니다.

방전 램프의 전압 요구 사항은 아크 경로를 통해 전류가 설정된 후 훨씬 더 낮은 경향이 있기 때문입니다. 이 경우 전압 조절이 불량한 승압 변압기는 램프의 전원을 조절하는 작업에 충분합니다.

또 다른 애플리케이션은 용접 공정을 위해 저전압, 고전류 전원을 공급하는 강압 변압기에 불과한 AC 아크 용접기용 전류 제어입니다.

아크를 "공격"(시작)하는 데 도움이 되도록 고전압이 필요하지만 방전 램프와 마찬가지로 아크는 공기가 이온화 지점까지 가열되면 자체적으로 유지하기 위해 많은 전압이 필요하지 않습니다. 따라서 고부하 전류에서 2차 전압을 낮추는 것이 좋습니다.

일부 아크 용접기 설계는 변압기의 가동 철심을 통해 아크 전류 조정을 제공하고 작업자가 권선 어셈블리를 안으로 또는 밖으로 크랭크합니다.

철 슬러그를 권선에서 멀리 옮기면 권선 사이의 자기 결합 강도가 감소하여 무부하 2차 전압 및이 감소합니다. 전압 조절이 잘 되지 않습니다.

철공진 변압기

변압기 규정에 대한 설명은 강공진 변압기라는 특이한 장치에 대한 언급 없이는 완전하다고 할 수 없습니다. .

"Ferroresonance"는 자기 포화 지점 근처에서 작동하는 동안 철심의 거동과 관련된 현상입니다(코어가 너무 강하게 자화되어 권선 전류가 더 증가하면 자속이 거의 또는 전혀 증가하지 않음).

전자기 이론에 대해 깊이 들어가지 않고 설명하기는 다소 어렵지만 철공진 변압기는 지속적인 코어 포화 상태에서 작동하도록 설계된 전력 변압기입니다.

즉, 철심은 AC 사이클의 많은 부분에 대해 자속의 자선으로 "채워져" 있으므로 공급 전압(1차 권선 전류)의 변화가 코어의 자속 밀도에 거의 영향을 미치지 않습니다. 즉, 2차 권선을 의미합니다. 공급(1차 권선) 전압의 상당한 변동에도 불구하고 거의 일정한 전압을 출력합니다.

철공진 변압기의 공진 회로

일반적으로 변압기의 코어 포화는 사인파 모양의 왜곡을 초래하며 철공진 변압기도 예외는 아닙니다. 이러한 부작용을 방지하기 위해 철자 공진 변압기에는 하나 이상의 커패시터와 병렬로 연결된 보조 2차 권선이 있어 전원 공급 장치 주파수에 맞춰진 공진 회로를 형성합니다.

이 "탱크 회로"는 코어 포화에 의해 생성된 고조파를 거부하는 필터 역할을 하며 짧은 기간 동안 입력 전압 손실(밀리초) 동안 출력 권선 전압을 유지하는 데 사용할 수 있는 AC 발진 형태로 에너지를 저장하는 추가 이점을 제공합니다. ' 시간의 가치가 있지만 확실히 없는 것보다 낫습니다).

Ferroresonant 변압기는 출력의 전압 조정을 제공합니다.

포화 코어에 의해 생성된 고조파를 차단하는 것 외에도 이 공진 회로는 2차 권선 회로의 비선형(스위칭) 부하에 의해 생성된 고조파 주파수와 소스 전압에 존재하는 고조파를 "필터링"하여 부하에 "깨끗한" 전력을 제공합니다. .

Ferroresonant 변압기는 AC 전원 조절에 유용한 몇 가지 기능을 제공합니다. 입력 전압의 상당한 변화가 있는 일정한 출력 전압, 전원과 부하 사이의 고조파 필터링, 에너지 예비를 유지하여 전력의 짧은 손실을 "통과"하는 기능 공진 탱크 회로.

이 변압기는 또한 과도한 부하 및 과도(순간) 전압 서지에 대해 매우 내성이 있습니다. 실제로 내성이 매우 강하여 일부는 동기화되지 않은 AC 전원과 잠시 병렬로 연결되어 부하가 전원 중단 없이 "make-before-break" 방식으로 한 전원에서 다른 전원으로 전환될 수 있습니다. 보조 측면!

철공진 변압기의 알려진 단점

불행히도 이러한 장치는 똑같이 주목할만한 단점이 있습니다. 포화 코어에서 히스테리시스 손실로 인해 많은 에너지를 낭비하고 상당한 공정에서 열이 발생하고 주파수 변화를 용납하지 않습니다. 즉, 속도 조절이 불량한 소형 엔진 구동 발전기로 구동될 때 잘 작동하지 않습니다.

공진 권선/커패시터 회로에서 생성된 전압은 매우 높은 경향이 있어 값비싼 커패시터가 필요하고 서비스 기술자에게 매우 위험한 작동 전압이 발생합니다. 그러나 일부 응용 프로그램에서는 철공진 변압기의 단점보다 장점을 우선시할 수 있습니다.

반도체 회로는 철공진 장치의 대안으로 AC 전원을 "조절"하기 위해 존재하지만 순수한 단순성 측면에서 이 변압기와 경쟁할 수 있는 것은 없습니다.

검토:

<울>

전압 조절 는 일정한 1차 전압과 부하 전류의 넓은 변동이 주어졌을 때 전력 변압기가 일정한 2차 전압을 얼마나 잘 유지할 수 있는지를 측정한 것입니다. 백분율이 낮을수록(0에 가까울수록) 2차 전압이 더 안정적이고 더 나은 레귤레이션을 제공합니다.

철공진 변압기는 입력 전압의 편차가 크더라도 안정적인 수준으로 전압을 조절하도록 설계된 특수 변압기입니다.

관련 워크시트:

<울>

규제 전원 워크시트

기본 AC-DC 전원 공급 장치 워크시트