변압기 원리:알아야 할 모든 것

변압기의 원리는 AC 전원 시스템에서 가장 중요한 전기 부품 중 하나입니다. 오늘날 많은 회로는 필수이며 우리가 모든 것에 전력을 공급하는 방법의 중추를 구성하는 변압기를 사용합니다.
이 기사에서는 필요에 맞는 변압기를 찾을 수 있도록 작동 원리, 기본 구조 및 응용 프로그램에 대해 설명합니다!

이 기사에서는 필요에 맞는 변압기를 찾을 수 있도록 작동 원리, 기본 구조 및 응용 프로그램에 대해 설명합니다!

1. 변압기란 무엇입니까?

변압기는 한 전기 회로에서 다른 전기 회로로 전기 에너지를 전송하는 데 사용되는 전기 장치입니다. 또한 역률을 1로 유지하고 두 회로에서 전압 레벨이 변경되지 않도록 합니다.

2. 변압기 유형:

변압기 분류 유형은 다음과 같습니다.

(변압기 다이어그램)

건설 기반

1. 심심형 변압기 - 핵심 부품은 강판, 규소강판 또는 규소강과 같은 철합금의 적층판으로 구성될 수 있습니다. 또한 저전압 권선이 코어에 더 가깝게 배치된 권선으로 와이어의 원통형 코일이 있습니다.
2. 쉘형 변압기는 모든 코어, 코일 및 절연체를 알루미늄 또는 강철 쉘 내부에 수용하는 변압기입니다. 대부분 직사각형 형태를 취합니다.

공급 유형에 따라

1. 단상 변압기 – 이 유형은 변압기의 1차측에 코일 1개가 연결되고 2차측에 코일이 연결된 단일 권선 장치입니다.
2. 3상 변압기 – 각 코어 측에 부착된 3개의 코일로 구성됩니다. 또한 각 코일 연결은 서로 수직인 자기장을 생성하는 방식입니다.
3. 자동 변압기 – 이 유형은 승압 및 강압 전압 변환을 위해 양쪽에 두 개의 권선을 사용합니다.

(기름이 채워진 변압기)

냉각 유형 기준

1. 기름이 채워진 변압기 - 전류에 의해 발생하는 열을 기름을 매개로 분산시킵니다.
2. 공심 변압기- 전류에 의해 발생하는 열을 공기를 통해 발산시키는 변압기입니다.

사용 기준

1. Current Transformer - 전력 전송에서 매우 높은 전류를 측정하는 데 사용됩니다.
2. 잠재적 변압기 - 매우 높은 AC 전압을 측정합니다.

목적에 따라

1. 승압 변압기 - 전압 레벨을 저에서 고로 변경하는 기능 제공
2. 강압 변압기 - 전압 레벨을 높음에서 낮음으로 변경하는 기능 제공

(고압 변압기)

3. 변압기의 응용

트랜스포머 애플리케이션은 다음 위치에 있습니다.

• 첫째, 공급 전압을 높이거나 낮추기 위한 전력 시스템의 산업 및 실험실 사용 및 전압 조정입니다.
• 둘째, 전력 발전 및 유통, 광업, 석유 및 가스 산업
• 셋째, 전력 공급 라인의 AC 전압을 승압 또는 강압합니다.
• 신호 강도의 손실 없이 장거리 전송을 위해 고주파 신호를 높이거나 낮추는 무선 기술 사용. 오디오 변압기 및 상업용 변압기에서 일반적입니다.
• 마지막으로, 자동 전압 조정기로 작동할 수 있는 전력 전자 회로입니다.

4. 변압기의 기본 구조

(변압기 구조)

기본 변압기의 구조는 다음과 같습니다.

• 적층 코어; 자속의 최소 경로를 제공하는 방식으로 배열된 적층 철 조각으로 구성됩니다. 또한 코어는 폐쇄 자기 회로 역할을 합니다.
• 기본 굴곡; 코어 주위에 어느 방향으로든 배치되고 코어로부터 절연됩니다. 코일은 구리선입니다.
• 2차 권선; 1차 주위에 배치되고 1차와 절연되어 있습니다. 동일한 방향으로 또는 1차와 반대 극성으로 둘 다.

기본 변압기 구성 :

변압기는 적층 강철 코어를 감싸는 두 개 이상의 코일(권선)로 구성됩니다. 입력 권선(1차 권선)은 전원의 한 단자에 연결됩니다. 그리고 출력 권선(2차 권선)은 부하 회로를 가로질러 연결됩니다.

(구성 요소를 손으로 작업)

다음은 변압기 구성의 기본 단계입니다.

• 첫째, 1차 코일과 2차 코일 제작 – 절연 테이프나 에나멜 코팅을 사용하여 코일의 권선을 서로 분리합니다.
• 다음으로, 이러한 코일을 일반 연철 코어에 장착하는 것은 와전류 손실을 줄이기 위해 절연 테이프로 감싼 고도로 적층된 규소 강판으로 구성됩니다. 이러한 변압기 코어 라미네이션의 결합은 스트립 형태입니다. 중요하게, 시트는 실리콘 함량을 높여야 합니다. 히스테리시스 손실. 또한 1차 코일은 코어의 한쪽 끝에 연결되고 다른 쪽 끝은 2차 코일에 연결됩니다. 또한 변압기 탱크에서 단자를 절연 및 꺼낼 때 적절한 부싱이 필요합니다.
• 차폐 코일 – 치명적인 변압기 고장을 일으킬 수 있는 변압기의 유도 전압으로 인한 전자기 효과로부터 1차 권선을 보호하는 데 사용됩니다. 유사하게, 이것은 이러한 코일의 양쪽에 추가 절연 테이프를 감아서 수행됩니다.

5. 변압기의 작동 원리

변압기 작동과 관련된 기본 원리는 패러데이의 전자기 유도 법칙입니다. N*dΦ/dt(패러데이의 법칙), 여기서 N은 코일 권수입니다.

(패러데이 법칙)

이 법칙은 연결된 자속이 변할 때 폐쇄 회로에서 전기 플럭스가 유도된다는 것을 나타냅니다. 이 현상은 이 두 회로를 통해 존재하는 전류의 상호 인덕턴스로 인해 발생합니다. 설명은 다음과 같습니다.

전류가 1차 권선을 통해 흐르면 이 권선 주위에 자기장이 생성됩니다. 따라서 1차 코일 주위에 자속을 생성합니다. 또한. 그런 다음 변압기 코어는 이 플럭스가 권선을 연결하는 경로를 제공합니다. 그러나 모든 자속이 2차 권선과 연결되는 것은 아니므로 누설 자속이라고 합니다. 그 후, 2차 코일에 전압 유도가 발생합니다. 이것은 자심의 커플링을 통해 공통 철심에 감긴 코일 간의 상호 유도 때문입니다.

이 프로세스는 전류 흐름을 방해하려고 할 때 유도 EMF를 생성하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 2차 코일의 유도 전압은 1차 권선의 부하로 작용합니다.

주의; 변압기는 정적 장치입니다. 따라서 변화하는 전압 레벨은 고체 물질의 움직임이 아니라 자기 유도로 인해 발생합니다.

이제 중요 용어를 살펴보겠습니다. 변압기를 다룰 때.

(구리 권선)

변압기의 회전율

1차 권선의 권선 수와 2차 권선의 권선 수의 비율 코일. 이 숫자는 변압기를 통해 강압된 후 1차 회로에서 전압 레벨이 몇 번 감소하는지 나타냅니다.

그 표현은 X/Y입니다. 'X'는 1차 코일(Np)의 권수를 나타내고, 'Y'는 2차 코일(Ns)의 권수를 나타냅니다. 이상적인 변압기라고 가정합니다.

공식; Np/Ns=n=회전율

예를 들어 1차 코일에 100회 감고 2차 코일에 50회 감았다면 이 비율은 100/50으로 표시됩니다.

이것은 승압 비율이 있는 변압기가 1차측보다 2차측에서 더 적은 권선을 갖는다는 것을 의미합니다. 그러나 강압비가 있는 변압기의 경우에는 반대입니다.

(변압기 권선)

변압기 비율

2차 전압 대 1차 전압의 비율은 변압기 비율입니다. 변압비는 volts/volts 또는 amps/amps로 표현되며 2차코일에 연결된 부하저항의 종류에 따라 다릅니다.

계산 공식;

변압기 비율 =(V/V 또는 V/A 2차 부하 저항)/(V 1차 또는 A 1차)

예를 들어; 2차 권선의 전압은 100볼트이고 이를 통해 흐르는 전류는 20암페어입니다. 그러면 해당 회로의 변압기 비율은 100/20이 됩니다.

주의; 전체의 최대 전류 레벨 또는 전압 변압기의 2차 권선은 정격 전류 또는 전압을 나타냅니다. 2차 회로의 이 등급 최대 작업 용량을 결정합니다. 고전압 또는 저전류 애플리케이션에 적합한지 여부를 결정합니다.

(변압기 및 전기 부품)

변압기 효율성

이것은 에서 변압기가 수행한 작업의 비율입니다. 2차 권선에서 생성된 입력 전력.

그 표현은 백분율로 표시됩니다.

공식은 다음과 같습니다.

효율 =(출력 전력/입력 전력) x 100

예를 들어, 변압기의 입력 전력이 100와트이고 2차 권선이 80와트를 생성한다고 가정합니다. 그러면 해당 회로의 변압기 효율은 80%가 됩니다.

이것은 변압기의 1차-2차측에서 전력이 흐를 때 20%의 에너지 손실이 있음을 의미합니다.

이 비율이 유효하려면 변압기의 입력 및 출력 전력 레벨이 모두 같아야 합니다. 즉, 1차 전류와 2차 전류 모두 동일한 값을 가져야 합니다.

입력 전류가 출력보다 크면 변압기 효율은 100% 미만이 되며 그 반대도 마찬가지입니다.

(엠프)

변압기의 기전력 방정식

기전력(emf)은 단순히 변압기에서 입력 전압 대 출력 전압의 비율입니다.

그 표현은 볼트/볼트 또는 암페어/암페어로 표시됩니다.

예를 들어 변압기의 입력 전압이 100볼트이고 출력 전압이 95볼트라고 가정해 보겠습니다. 그러면 해당 특정 회로의 역기전력은 입력 전압의 95/100 또는 0.95배가 됩니다.

이것은 변압기의 1차측에서 2차측으로 전력이 흐를 때 0.05볼트의 에너지 손실이 있음을 의미합니다.

변압기의 2차 코일에서 EMF를 찾는 공식은 다음과 같습니다.

E=N*델타/회전^n

어디,

E:기전력(볼트)

N:1차 권선의 권수.

Delta/Turns^n:1차 및 2차 코일의 권선비.

위의 방정식을 E=N*Turns^(n-x)

로 쓸 수 있습니다.

여기서 'n'은 2차 코일의 권수를 나타내고 'x'는 (N-n)과 같습니다.

이 방정식은 2차 권선의 emf가 1차 권선에 정비례하고 (N-n)에 반비례한다는 것을 보여줍니다.

(전압 변압기)

변압기의 전력

다음 공식을 사용하면 변압기의 전력을 쉽게 계산할 수 있습니다. 전력 =전압 x 전류

여기서 'Power'는 입력 전원을 나타내고 'Voltage'와 'Current'는 입력 전압과 전류를 나타냅니다.

예:변압기의 정격 전력이 100와트이고 1차 권선의 전압이 400볼트라고 가정합니다. 그러면 이를 통해 흐르는 전류는 전력=전압 x 전류로 0.25암페어가 됩니다.

여기에서 볼 수 있듯이 변압기가 끌어들이는 전류는 정격 전력에 비해 매우 작습니다.

6. 요약

우리는 이 블로그 게시물에서 변압기가 하는 일과 작동 방식에 대한 정보를 제공했습니다. 변압기 관련 프로젝트에 대해 자세히 알고 싶으시면 저희에게 연락하십시오! 우리 팀은 항상 귀하의 질문에 기꺼이 답변해 드립니다.