변압기는 한 전압 및 주파수의 교류를 다른(또는 동일한) 전압 및 동일한 주파수의 교류로 변환하는 데 사용되는 전자기 장치입니다.
변압기의 설계 및 기능
가장 단순한 형태로 변신 로봇 권선 수가 W인 1차 권선이 있습니다.1 W와 보조2. 에너지는 1차 권선에 공급되고 부하는 2차 권선에 연결됩니다. 에너지는 전자기 유도에 의해 전달됩니다. 전자기 결합을 향상시키기 위해 대부분의 경우 권선은 닫힌 코어(자기 코어)에 배치됩니다.
교류 전압 U1그런 다음 교류 I1코어에서 동일한 모양의 자속 F를 생성합니다. 이 자속은 2차 권선에서 EMF를 유도합니다. 부하가 2차 회로에 연결되면 2차 전류 I2.
2차 권선의 전압은 권선의 비율에 의해 결정됩니다. W1 그리고 여2:
유2=유1*(W1/W2)=유1/k, 여기서 k 변환 비율.
k<1이면 U2>유1, 이러한 변압기를 승압 변압기라고 합니다. k>1이면 U2<>1, 이것 변압기는 강압 변압기라고합니다. 변압기의 출력 전력은 입력 전력(변압기 자체의 손실을 뺀 값)과 같기 때문에 Rf=Rin, U1*나1=유2*나2 그리고 나2=나1*k=나1*(W1/W2). 따라서 무손실 변압기에서 입력 및 출력 전압은 권선 권선의 비율에 정비례합니다. 그리고 전류는 이 비율에 반비례합니다.
변압기는 비율이 다른 두 개 이상의 2차 권선을 가질 수 있습니다. 예를 들어, 가정용 전구에 공급하기 위한 220볼트 변압기는 하나의 2차 권선을 가질 수 있습니다. 양극 회로에 500볼트를 공급하고 백열 회로에 6볼트를 공급합니다. 첫 번째 경우 k<1, 두 번째 경우 k>1입니다.
변압기는 교류 전압에서만 작동합니다. EMF가 2차 권선에서 발생하려면 자속이 변경되어야 합니다.
변압기용 코어 유형
실제로는 지정된 모양의 코어만 사용하는 것이 아닙니다. 장치의 목적에 따라 자기 코어는 다양한 방법으로 만들 수 있습니다.
코어 코어
저주파 변압기 코어는 자기 특성이 뚜렷한 강철로 만들어집니다. 와전류를 줄이기 위해 코어 어레이는 서로 전기적으로 절연된 개별 플레이트에서 조립됩니다. 고주파에서 작동하기 위해 페라이트와 같은 다른 재료가 사용됩니다.
위에서 설명한 코어를 로드 코어라고 하며 두 개의 로드로 구성됩니다. 단상 변압기의 경우 3심 코어도 사용됩니다. 자속이 적고 효율이 높습니다. 이 경우 1차 권선과 2차 권선 모두 중앙 코어에 배치됩니다.
3상 변압기는 3상 코어에서도 만들어집니다. 각 상의 1차 및 2차 권선은 각각 자체 코어에 있습니다. 경우에 따라 5코어 코어가 사용됩니다.권선은 정확히 같은 방식으로 배열되며, 1차 및 2차 각각은 자체 코어에 있으며, 각 측면에 있는 2개의 가장 바깥쪽 막대는 특정 모드에서 자속을 단락시키는 데만 사용됩니다.
기갑
단상 변압기는 기갑 코어로 만들어집니다. 두 코일 모두 자기 코어의 중앙 코어에 배치됩니다. 이러한 코어의 자속은 3코어 설계와 유사하게 측벽을 통해 단락됩니다. 이 경우 산란 플럭스는 매우 작습니다.
이 설계의 장점은 권선에 의해 코어 창을 더 조밀하게 채울 가능성으로 인해 크기와 무게가 약간 증가한다는 점이므로 저전력 변압기 제조에 장갑 코어를 사용하는 것이 유리합니다. 그 결과 자기 회로가 짧아져 무부하 손실이 낮아집니다.
단점은 검사 및 수리를 위해 권선에 접근하기가 더 어렵고 고전압용 절연체 생산이 어려워진다는 것입니다.
토로이달
토로이달 코어를 사용하면 자속이 코어 내부에 완전히 둘러싸이고 자속 소실이 거의 없습니다. 그러나 이러한 변압기는 권선하기 어렵기 때문에 거의 사용되지 않습니다. 저전력의 규제된 자동 변압기 또는 간섭 내성이 중요한 고주파 장치에서.
자동 변압기
어떤 경우에는 권선 사이에 자기 연결뿐만 아니라 전기 연결도 있는 변압기를 사용하는 것이 좋습니다. 즉, 승압 장치에서 1차 권선이 2차 권선의 일부이고, 강압 장치에서 2차 권선이 1차 권선의 일부입니다. 이러한 장치를 자동 변압기(AT)라고 합니다.
강압 자동 변압기는 단순한 전압 분배기가 아닙니다. 자기 결합은 2차 회로에 에너지를 전달하는 데도 관련됩니다.
자동 변압기의 장점은 다음과 같습니다.
- 낮은 손실;
- 전압을 부드럽게 조절하는 능력;
- 무게와 치수가 적습니다 (자동 변압기가 더 저렴하고 운송이 더 쉽습니다).
- 필요한 재료의 양이 적기 때문에 비용이 저렴합니다.
단점은 더 높은 전압을 위해 설계된 두 권선의 절연이 필요하고 대기 현상의 영향을 1차 회로에서 2차 회로로 전달할 수 있는 입력과 출력 사이의 갈바닉 절연 부족을 포함합니다. 동시에 2차 회로의 요소는 접지할 수 없습니다. 또한 증가된 단락 전류는 AT의 단점으로 간주됩니다. 3상 자동 변압기의 경우 권선은 일반적으로 접지된 중성선과 별 모양으로 연결되며 다른 연결 방식도 가능하지만 너무 복잡하고 번거롭습니다. 이것은 또한 자동 변압기의 사용을 제한하는 단점입니다.
변압기 애플리케이션
전압을 높이거나 낮추는 변압기의 특성은 산업 및 가정에서 널리 사용됩니다.
전압 변환
단계에 따라 산업 전압 수준에 대한 요구 사항이 다릅니다. 여러 가지 이유로 전기 에너지 생성에 고전압 발전기를 사용하는 것은 수익성이 없습니다. 그렇기 때문에 예를 들어 6...35kV의 발전기가 수력 발전소에서 사용됩니다. 반대로 전력 수송에는 거리에 따라 110kV에서 1150kV까지 더 높은 전압이 필요합니다. 그런 다음 이 전압은 다시 6...10kV로 감소되어 지역 변전소로 분배되고, 여기서 380(220)볼트로 감소되어 최종 소비자에게 전달됩니다. 가정용 및 산업용 기기의 경우 일반적으로 3...36볼트로 낮추어야 합니다.
이 모든 작업은 전력 변압기. 그들은 건조 또는 오일 버전이 될 수 있습니다. 두 번째 경우 권선이 있는 코어는 절연 및 냉각 매체인 오일이 담긴 탱크에 배치됩니다.
갈바닉 절연
갈바닉 절연은 전기 장치의 안전성을 높입니다. 도체 중 하나가 접지에 연결된 220볼트에서 직접 장치에 전원을 공급하지 않고 220/220볼트 변압기를 통해 전원을 공급하는 경우 공급 전압은 동일하게 유지됩니다. 그러나 접지와 2차 전류 전달 부품이 동시에 접촉하면 전류가 흐르는 회로가 없어 감전 위험이 훨씬 낮아집니다.
전압 측정
모든 전기 설비에서 전압 레벨을 모니터링해야 합니다. 최대 1000볼트의 전압 등급을 사용하는 경우 전압계는 충전부에 직접 연결됩니다. 1,000볼트 이상의 설치에서는 그렇지 않습니다. 이 전압을 견딜 수 있는 장치는 너무 커서 절연 파괴의 경우 안전하지 않습니다. 따라서 이러한 시스템에서 전압계는 편리한 변환 비율로 변압기를 통해 고전압 도체에 연결됩니다. 예를 들어, 10kV 네트워크의 경우 1:100 측정 변압기가 사용되며 출력은 100V의 표준 전압입니다. 1차 전압의 진폭이 변경되면 동시에 2차 전압도 변경됩니다. 전압계의 눈금은 일반적으로 1차 전압 범위에서 눈금이 매겨집니다.
변압기는 제조 및 유지 보수가 다소 복잡하고 비용이 많이 드는 구성 요소입니다. 그러나 이러한 장치는 많은 분야에서 없어서는 안될 필수품이며 대안이 없습니다.
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