변압기의 동작방식과 종류

1. 변압기란?

전자적으로 작동되는 장비는 전류를 전압으로 변환하기 위해 전력 변압기에 의존합니다. 변류기는 전력선과 그리드를 통해 에너지를 저장하고 운반합니다. 전기 변압기는 전자기 장치를 유도적으로 결합하여 한 회로에서 다른 회로로 전기 에너지를 전달합니다. 변압기의 주요 목적은 장치의 요구 사항을 충족하기 위해 전압 레벨을 높이거나 낮추는 것입니다.

 

전기 변압기 제조업체는 전기 램프 또는 마이크를 위한 엄지손가락 크기에서 전력 시설의 거대한 고정 변압기에 이르기까지 다양한 크기의 모든 유형의 전기 응용 제품을 충족하도록 변압기를 구성합니다.

저전압 변압기는 조광기 조명 및 소형 전자 장치와 같은 가전 제품에 맞게 전류를 변환하는 반면, 고전압 변압기는 발전 시설과 소비 지점 간의 전기 전송에 사용됩니다.

 

대부분의 변압기는 단상을 사용하여 유도를 통해 전기를 전달하는 절연 유형입니다. 3상 버전은 3상으로 전기를 변환할 수 있으며 각 위상은 도 단위로 설명된 동일한 양의 전압을 갖습니다.

 

 

 

변압기의 주요 이점은 사용자와 장비를 보호하기 위한 안전 장치로 사용된다는 것입니다. 변압기에는 철의 자기 코어, 페라이트 화합물 또는 구리 또는 에나멜 코일로 감긴 적층 코어로 연결된 두 세트의 코일 또는 권선이 있습니다. 전기 모터에서 AC 전압은 도체를 둘러싸고 있는 전압의 자기장을 생성하는 1차 코일에 의해 수신됩니다. 자기장은 2차 도체 코일을 활성화합니다. 변압기는 자기장의 전압을 변경하고 전기 에너지를 전달합니다.

 

전기 생산의 중요한 요소는 1차 도체에서 2차 도체로 전송되는 전압을 결정하는 코일의 권선 수입니다. 1차 코일의 권선(권선)과 2차 코일의 권선 수에 대한 비율은 전압의 크기를 결정합니다. 강압 변압기는 1차 코일보다 2차 코일의 회전 수가 적은 반면 승압 변압기는 1차 코일보다 2차 코일 권선이 더 많습니다.

전압 변환이 완료되면 에너지가 부하 센터로 전달되고 전기 프로세스가 계속됩니다. 변압기의 크기와 비용은 1차 권선의 수에 따라 결정됩니다.

 

 

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2. 변압기 작동 방식

변압기의 개념은 자기가 전기에 의해 생성되면 전기가 자기에 의해 생성될 수 있다는 가설을 세운 Michael Faraday의 연구에 기인합니다. 변압기 작동 방식의 중심에 서 있는 것은 개념화입니다.

변압기는 전기의 특성을 사용하여 전기 전압을 변경합니다. 전기 회로에는 자기가 있습니다. 자기가 변할 때마다, 그 힘의 움직임이나 변경에 의해, 전기력 또는 전력의 척도인 전압이 생성됩니다. 전선이 가까우면 변화가 일어나면 전선에 전기가 흐릅니다.

 

변압기는 고전압에서 전기를 받아 코어 주위에 감긴 코일을 통해 전기를 실행합니다. 전류가 번갈아 가며 자기를 번갈아 가며 만듭니다. 코어에는 더 적은 수의 코일로 감싼 출력 와이어가 있습니다. 변동하는 자기는 전선에 전류를 생성합니다.

발전소에서 전기가 이동하려면 155,000볼트에서 770,000볼트가 될 수 있는 거리를 커버할 수 있도록 매우 높은 전압으로 보내야 합니다. 수신 위치는 전압을 낮추거나 강압해야 사용할 수 있습니다. 배전 시스템에는 고전압을 더 작은 증분으로 분해하고 강압하는 변전소가 있습니다.

 

국부적으로 다른 변압기는 변전소의 전압을 7200볼트에서 일반 220볼트 또는 240볼트로 변경하여 사용합니다. 

전압을 낮추려면 2차 권선보다 1차 권선에 더 많은 전선이 있어야 합니다. 전압을 높이려면 1차 권선보다 2차 권선에 더 많은 권선이 있어야 합니다. 1차 권선과 2차 권선이 동일한 경우는 매우 드뭅니다. 그렇다면 전압은 동일하게 유지됩니다.

 

변압기의 설계에 관계없이 항상 열의 형태로 소산되는 손실된 에너지가 있습니다. 열이 제어되지 않으면 배선의 절연이 저하됩니다. 변압기는 정적이기 때문에 냉각하기가 매우 어렵습니다.

변압기의 냉각은 공기와 오일의 두 가지 형태로 제공됩니다. 건조 또는 공기 형태의 냉각은 순환하는 주변 공기를 사용하여 열을 전달하거나 순환 공기가 충분하지 않은 경우 공기 분사를 사용하여 코일에 공기를 강제로 공급하고 온도를 낮춥니다. 오일 냉각 시스템은 변압기를 순환하는 물이나 오일에 담급니다.

 

 

변압기의 효율을 감소시킬 수 있는 문제 중 하나는 와전류 또는 푸코 전류로, 도체의 자기장 변화에 의해 도체에 유도되는 전류의 루프입니다. 와전류는 자기장의 평면에 수직인 폐쇄 루프로 흐르고 열을 발생시킵니다.

전기 변압기 생산에서 제조업체는 와전류의 영향을 제거하거나 줄이기 위해 핵심 재료와 공정을 사용합니다. 와전류가 변압기에 존재하면 열이 발생하여 에너지 손실과 변압기의 효율 감소로 이어집니다. 와전류를 방지하기 위해 제조업체는 전기 전도도가 낮고 저항률 또는 전류에 대한 저항이 높은 변압기 코어용 재료를 사용합니다.

 

 

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3. 전기 변압기의 종류

모든 변압기는 다양한 응용 분야를 위해 설계된 특수 유형으로 패러데이 법칙에 따라 작동합니다. 새로운 혁신과 제품이 출시됨에 따라 새로운 장치에 필요한 전류와 전압을 모니터링하고 제어하기 위해 개발된 변압기가 있습니다.

 

1) 철심 변압기

철심 변압기의 핵심은 여러 철판 세트로 자기 특성이 우수하여 철심 변압기를 매우 효율적으로 만듭니다. 플레이트의 시트는 표면에 단열재가 칠해진 규소강으로 만들어집니다. 자화 및 자기 제거는 철심 변압기로 매우 빠르게 발생하므로 완벽한 선택입니다.

 

자화 및 소자는 매우 빠르게 발생하므로 철심 변압기는 완벽한 선택입니다. 철심 변압기의 자기 특성은 매우 높은 연결 플럭스를 제공하며, 이는 탁월한 효율성의 이유 중 하나입니다.

 

철심의 구성은 E, I, L, U 유형이며 대부분의 철심은 이러한 유형의 조합을 사용합니다. 금속판은 단단한 철심이 낭비되는 와전류를 가지고 있기 때문에 철심에 사용됩니다. 철심 변압기는 컴퓨터, 텔레비전, 라디오 및 증폭기와 함께 사용됩니다.

 

철심 변압기의 광범위한 사용은 유도성이 높은 전자기 플럭스와 공심 변압기보다 1500배 빠른 플럭스를 전달할 수 있는 능력 때문입니다. 철심 변압기의 장점은 전력 전달 능력, 낮은 자속 손실, 저주파 및 고전압에서 큰 부하를 처리할 수 있는 능력입니다.

 

2) 절연 변압기

절연 변압기의 역할은 전원에서 장치로 전력을 전송하는 것입니다. 기술적으로 모든 변압기는 도체를 사용하는 것과 달리 유도 과정을 사용하여 전기를 변환하기 때문에 모든 변압기를 절연 변압기로 정의할 수 있습니다. 절연 변압기를 다른 범주의 변압기와 차별화하는 주요 특징은 전기를 차단하거나 전원에서 변압기를 분리하는 기능입니다.

 

수많은 응용 분야에서 절연 변압기를 사용합니다. 이러한 응용 분야에는 무정전 전원 공급 장치(UPS), 테스트 및 측정 시스템, 로봇 공학, 모터 제어, 조명 기구, 의료 전자 장치, 산업용 제어 패널, 데이터 통신, 항공 전자 공학 및 오디오 시스템이 포함됩니다.

 

절연 변압기는 1차 권선과 2차 권선을 분리하고 회로를 분리합니다. 전기 에너지는 주파수에 영향을 주지 않고 자석을 사용하여 회로에서 전자기장(EMF)을 생성하는 자기 유도에 의해 회로 간에 전송됩니다. 절연 변압기는 전력선 접지 연결을 분리하여 접지 루프를 제거하고 고주파 잡음을 억제합니다.

 

절연 변압기는 AC 주 전력선과 전력 공급 장비 사이에 절연을 제공하고 권선 사이의 DC 경로를 제거합니다. 이 제품은 2차 전압을 접지에서 분리하고, 메인 라인 전압의 승압 또는 강압을 제공하며, 라인 잡음을 줄입니다.

 

 

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3) 페라이트 코어 변압기

페라이트 코어 변압기의 투과성 자기 특성은 고주파 응용 분야에서 에너지 손실을 제어합니다. 페라이트 코어의 권선은 비전도성, 세라믹, 강자성 화합물로 만들어지며, 니켈, 아연, 망간과 결합된 산화철을 함유하고 있으며, 이는 보자력이 낮고 부드러운 페라이트입니다.

 

페라이트 코어의 세라믹 재료는 절연체 역할을 합니다. 페라이트 코어는 고전류에 강하며 많은 주파수에서 낮은 와전류 손실을 제공합니다. 페라이트 코어의 높은 자기 투과성과 낮은 전기 전도성은 와전류를 방지하는 방법입니다.

 

페라이트 코어에는 망간 아연(MnZn), 니켈 아연(NiZn), 모래 먼지 및 라미네이션의 네 가지 유형이 있습니다. 망간 아연 페라이트 코어 변압기는 높은 포화 수준과 투과성을 가지고 있습니다. 작동 주파수가 5MHz 미만이고 70Mhz 이상의 인덕터에 이상적인 애플리케이션에 사용됩니다.

 

니켈 아연 페라이트 코어 변압기는 저항률이 높으며 주파수 범위가 2MHz에서 수백 MHz인 애플리케이션에 사용됩니다. 70Mhz 이상의 인덕터에 적합합니다. 샌드 더스트는 페라이트 코어에만 사용되는 고주파 초크 코일이며 라미네이션 변압기는 인버터, 용접 세트 및 무정전 전원 공급 장치(UPS)와 함께 사용하도록 제조됩니다.

 

4) 오디오 출력 변압기

오디오 출력 변압기는 유도 결합을 사용하여 입력 전자기 신호를 출력 신호로 수정합니다. 이 과정에서 입력 회로는 출력 회로와 분리되어 신호를 필터링하고 입력 스테이지, 마이크 및 출력 스테이지, 라우드 스피커, 앰프의 커플링 및 임피던스에 적용됩니다. 오디오 출력 변압기는 강철 또는 니켈 철 합금 코어 주위에 구리 와이어 권선이 감겨 있는 다른 형태의 변압기와 동일한 1차 및 2차 권선을 가지고 있습니다.

 

오디오 출력 변압기의 코어는 전자기 신호를 다르게 전송합니다. 강철 코어는 히스테리시스가 더 높기 때문에 더 낮은 주파수에 더 좋습니다. 니켈의 투과성은 니켈 철 합금 코어를 고주파 전송에 가장 적합한 선택으로 만듭니다. 코어 주변의 권선은 신호를 증가, 감소 또는 유지하는 임피던스 수준을 결정합니다.

 

오디오 출력 변압기는 절연 속성을 사용하여 출력 또는 오디오 회로망과 변압기의 입력 증폭기 측 사이에 절연을 생성합니다. 1차 권선과 2차 권선 사이의 비율은 변압기가 전압 또는 전류 레벨을 변경할 수 없기 때문에 1:1이 될 수 있습니다. 큰 부하가 필요한 라우드스피커의 경우 오디오 출력 변압기가 부하를 높여 적절한 스피커 진동을 생성합니다.

 

오디오 변압기의 사용은 다른 장치의 입력에 연결된 한 회로 또는 장치의 임피던스를 일치시키는 데 중요합니다. 이는 스피커 및 마이크와 관련하여 임피던스 정합이 임피던스를 스피커 또는 다른 장치에 적합한 수준으로 변환하도록 하는 데 특히 중요합니다.

 

 

 

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5) 승압 변압기

승압 변압기는 낮은 전압을 더 높은 전압으로 변환하는 동시에 암페어와 공정의 저항 효과를 줄이는 기능으로 인해 전력 변환 및 수정과 같은 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 전압 변환은 두 개의 코일 위상을 통해 이동하는 전기 에너지를 수반하며, 두 번째 코일 위상은 완전한 코일 어셈블리로 정의되는 더 많은 양의 권선을 갖습니다. 일부 응용 분야에는 단일 코일 권선만 필요하고 다른 응용 분야에는 3차 권선 세트도 필요합니다.

 

그러나 전기 변압기는 변환 프로세스를 완료하기 위해 두 개가 필요합니다. 이 두 세트의 코일 권선은 페라이트 화합물 또는 에나멜 코일 또는 덮개가 없는 구리로 감긴 적층 코어로 만들어진 코어를 특징으로 합니다. 승압 변압기의 코일 권선은 일반적으로 알루미늄, 니켈, 크롬, 강철 합금 및 구리로 구성되며, 후자는 가장 비싸지만 가장 에너지 효율적입니다.

 

 

 

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6) 고전압 변압기

고전압 변압기는 고전압 상황에서 전력선의 전압을 변경하는 데 사용되는 도구입니다. 볼트는 기전력의 측정 단위이며, 송전선로의 전압은 송전선로의 송전 용량을 측정한 것입니다. 고전압 변압기는 600볼트에서 5,000볼트 범위의 높은 양의 전기 에너지를 처리하도록 제작되었지만 맞춤형 전압 변압기도 사용할 수 있습니다. 계기 변압기의 일종인 고전압 변압기는 고전압 회로와 정전기 산업 및 과학 응용 분야의 계량 및 보호에 자주 사용됩니다.

 

고전압 변압기의 구성에는 단상 1 차 및 3 상이 포함됩니다. 단상 1차 변압기 구성 유형에는 단일, 이중, 쿼드, 5리드 및 래더가 포함됩니다. 5개의 리드 프라이머리는 구성에 더 많은 구리가 필요한 반면 사다리 유형은 가장 비싸고 비용이 많이 듭니다.

 

3상 고전압 변압기는 델타 및 와이 구성으로 연결됩니다. Wye 델타 고전압 변압기는 1차 권선이 문자 "Y" 모양이고 2차 권선은 삼각형 모양입니다. 델타 와이 구성을 사용하면 기본은 삼각형 모양이고 보조는 문자 "Y" 모양입니다.

 

7) 토로이달 코어

도넛 모양의 토로이달 코어 변압기는 유도 누출을 방지하여 높은 인덕턴스를 생성합니다. 권선이 짧고 변압기의 무게가 동일한 정격의 다른 변압기보다 가볍습니다. 와인딩 과정이 느리기 때문에 비용이 많이 듭니다.

 

토로이달 코어는 고효율, 조용한 작동, 낮은 발열 및 컴팩트한 설계로 인해 민감하고 중요한 전자 회로에 이상적입니다. 오디오 시스템, 제어 장비 및 전력 변환기와 함께 널리 사용됩니다.

 

변압기의 효율은 1차 권선에 대한 전력 공급에 대한 2차 권선의 출력 전력의 비율입니다. 일반적인 토로이달 코어 변압기의 효율 등급은 95%에서 99%이며, 이는 토로이달 코어의 완벽한 설계 때문입니다. 토로이달 변압기의 자속은 코일 권선에 집중되어 고르게 분포되어 있기 때문에 1차 권선과 2차 권선을 효과적으로 결합합니다. 토로이달 코어의 또 다른 이점은 EMI 간섭으로부터 인접 부품을 보호할 수 있다는 점이며, 이것이 바로 민감한 전자 장비에 사용되는 이유입니다.

 

토로이달 변압기의 주요 이점은 도넛 모양 설계로 인해 인접한 전자 부품에 제공하는 전자기 간섭(EMI)으로부터 보호한다는 것입니다. 자속은 변압기 내에 포함되어 있으며 민감한 구성 요소의 성능을 방해하지 않습니다. 이것은 자속이 누출되고 특수 차폐가 필요한 솔레노이드 코어와 다릅니다.

 

 

 

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8) 에어 코일

공기 또는 안테나 코일 변압기는 자기 코일을 코어로 사용하지 않으며 플라스틱 튜브 또는 판지에 감겨 있으며 권선을 통과하는 공기가 있는 코일 권선을 사용하여 플럭스를 생성합니다. 플럭스 연결은 1차 권선과 2차 권선인 두 개의 자기적으로 연결된 코일 또는 권선 사이에 있습니다.

 

공심 변압기의 장점은 소음 없는 작동, 히스테리시스 또는 와전류 손실 없음, 경량화를 포함합니다. 공심 변압기의 두 가지 형태는 원통형과 원환형입니다. 원통형 공심 변압기를 사용하면 구리선이 원통형 형태로 감겨 있습니다. 테이프는 1차 코일을 감는 데 사용되며 탭은 2차 코일의 권선에 배치됩니다.

 

탭은 플럭스가 중공 실린더를 통해 흐르고 권선을 캡슐화할 수 있도록 합니다. 토로이달 에어 코일을 사용하면 구리선이 판지 또는 플라스틱 도넛 모양에 감겨 있습니다. 코일 권선은 표유 커플링을 최소화하기 위해 별도로 사용됩니다. 1차 권선과 2차 권선의 비율은 작동 유형과 주파수 변화에 따라 다릅니다.

 

고주파 응용 분야에서는 출력 신호에 큰 영향을 미치는 EMF 왜곡을 피하는 것이 중요합니다. 강자성 물질은 소음과 왜곡을 발생시키기 때문에 플럭스가 공기를 사용하여 권선과 연결되는 곳에 공심 변압기가 사용됩니다. 공심 변압기의 효율적인 설계로 소형 핸드헬드 전자 장치에 사용하기에 소음이 없고 가볍습니다.

 

9) 라미네이트 코어

적층 변압기의 코어는 적층된 철과 니켈의 천공 시트로 만들어집니다. 니켈은 권선에 전원이 공급될 때 에너지 손실을 줄입니다. 적층 코어 변압기의 주요 특징은 와전류를 감소시켜 1차 코일에서 2차 코일로의 효율적인 에너지 전달을 증가시키는 것입니다.

 

EI 적층 코어는 절연 변압기에서 승압 및 강압 변압기로 사용됩니다. 적층 코어는 원통형, 직사각형 또는 타원형이며 E, L, U 또는 I의 구성을 취하는 금속 스탬핑 스트립이 있습니다. 철심과 마찬가지로 적층 코어는 E 구성이 I 구성과 결합되어 E I 코어를 형성하는 것과 같이 구성을 결합하여 코어의 모양을 형성합니다.

 

변압기의 권선을 통해 전류가 흐를 때 작은 전류가 코어로 유도될 수 있으며, 이를 와전류라고 합니다. 와전류의 감소는 코어의 성능을 향상시킵니다. 적층 코어의 적층은 와전류의 유도를 방해하여 변압기의 효율을 높입니다.

변압기 코어의 적층은 와전류 흐름을 크게 감소시켜 열 손실을 줄입니다. 철심의 순환 전류는 열 축적과 전기 효율 손실을 유발합니다. 극단적인 경우 코어의 온도가 균열 및 파손 지점까지 상승할 수 있습니다. 적층 변압기 코어는 열 발생을 줄여 코어 성능을 향상시킵니다.

 

10) 펄스 변압기

펄스 변압기는 직류(DC) 모드에서 작동하므로 플럭스 밀도가 0을 충족할 수 있지만 0을 넘지 않습니다. 펄스 변압기의 일반적인 응용 분야는 부하 저항을 펄스 전력원에 연결하는 것입니다. 이 응용 분야의 예로는 일반적으로 고전압과 높은 임피던스 또는 전기 저항 레벨이 필요한 마그네트론과 같은 출력 전력 튜브를 사용하는 레이더 송신기가 있습니다. 소형 버전의 펄스 변압기는 카메라 플래시, 레이더 장비 및 입자 가속과 같은 통신 및 세부 로직 응용 분야에 자주 사용되는 전기 서지를 생성합니다. 중간 크기의 펄스 변압기는 전자 회로 응용 분야에 사용됩니다.

 

11) 전류 변압기

변류기(CT)는 송전선로에서 전류 또는 전기 흐름을 측정하는 데 사용되는 도구입니다. 전력 변압기가 전압을 제어하는 반면, 변류기는 측정 목적과 전자 장치로의 전기 흐름을 제어하기 위해 움직임을 측정하고 제어합니다.

 

변류기의 1차 권선에는 권선이 거의 없으며, 이는 코어 또는 중앙 구멍을 통해 배치된 버스 바를 감싼 견고한 와이어의 단일 평면 회전일 수 있습니다. 변류기는 고전압 전류를 더 낮은 값으로 줄이고 표준 전류계를 사용하여 AC 라인에 흐르는 전류를 모니터링하는 방법을 제공하며 1 차 권선이 부하를 공급하는 전류 전달 도체와 직렬로 연결되어 있기 때문에 직렬 변압기로 알려져 있습니다.

 

변류기의 1차 권선과 달리 2차 권선은 저손실 자성 재료의 적층 코어 주위에 여러 권선을 감쌀 수 있습니다. 코어의 단면적은 자속 밀도가 낮습니다. 2 차 권선은 전류계 또는 저항 부하의 형태로 단락에 전류를 공급합니다.

 

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12) 저전압 변압기

저전압 변압기는 저전압 송전선로의 전압 용량을 변경하는 데 사용되는 전력 변압기입니다. 일반적으로 전자 저전압 변압기는 120볼트를 12볼트 또는 24볼트로 변환합니다. 가장 극단적인 경우 무게가 수백 파운드에 달할 수 있는 고전압 변압기와 달리 저전압 변압기는 두 손가락 사이에 끼울 수 있을 만큼 작을 수 있습니다.

 

사용자의 주요 공급 전압은 미국에서 120볼트로 위험할 수 있습니다. 저전압 변압기의 목적은 입력 전압을 훨씬 더 낮은 값으로 낮추는 것입니다. 전압이 낮기 때문에 전기를 켠 상태에서 장비를 작동하고, 전구를 설치하고, 기타 작업을 완료할 수 있습니다.

 

저전압 변압기의 2차 권선의 권선 수는 1차 권선에 비해 훨씬 적습니다. 1차 및 2차 권선은 자성 철심에 감겨 있지만 서로 접촉하지 않습니다. 코어는 교류 자속으로 인한 코어의 에너지 손실인 손실을 줄이기 위해 서로 연결된 라미네이션으로 구성된 연자성 재료로 만들어집니다.

 

전류는 전원 공급 장치에 연결될 때 1차 권선을 통해 흐릅니다. 전류가 코일을 통해 흐르면 자기장이 유도됩니다. 자기장의 일부는 2차 권선에 연결되어 2차 부하 측에서 전류 흐름과 전압을 생성하며, 이는 1차 측에 대한 2차 권선의 회전 수에 비례합니다.

 

13) 자동 변압기

자동 또는 자동 변압기에는 전기 연결을 위해 3개의 탭으로 자기적, 전기적으로 연결되는 1차 및 2차 권선 역할을 하는 하나의 권선이 있습니다. 더 작고 가벼우며 저렴하며 전기 시스템의 전압이 다른 곳에서 사용됩니다. 자동 변압기는 단일 권선과 입력 및 출력 회로로 구성되며 전압 소스와 부하는 두 개의 탭에 연결됩니다. 권선 끝에 있는 하나의 탭은 소스 및 부하 회로에 대한 공통 연결 역할을 합니다.

 

자동 변압기의 독특한 특징은 다른 변압기와 달리 1차 권선과 2차 권선 사이의 전기 전도성 링크입니다. 부하 전의 권선은 1차 권선이고 부하와 평행한 권선은 2차 권선 또는 일반 권선이라고 합니다. 승압 또는 강압 변압기로서 자동 변압기는 부하 양단의 전압이 소스 전압보다 크다는 유일한 차이점과 함께 동일한 규칙을 적용합니다.

 

자동 변압기는 1차 전류가 권선의 권선 비율에 따라 2차 권선에 다양한 전류를 유도하는 다른 형태의 변압기처럼 작동합니다. 2차 권선은 권선을 따라 탭되어 출력이 다양한 단계와 백분율로 변경될 수 있습니다.

 

 

 

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14) 다상 변압기

3상 전원 공급 장치가 필요한 경우 3개의 개별 단상 변압기를 사용하여 필요를 충족시킬 수 있습니다. 보다 효율적인 방법은 자기 회로가 연결되고 코어에 3상 또는 다상 플럭스 흐름이 있는 단일 변압기에 3상을 모두 포함하는 것입니다. 이러한 유형의 변압기를 다상 변압기라고 하며 단일 코어에 여러 세트의 1차 및 2차 권선이 있습니다. 다중 권선을 통해 다상 변압기는 최대 15개의 위상을 가진 3개 이상의 도체를 가질 수 있습니다.

 

다상 변압기의 위상 분리는 위상 차단 또는 단락에 의해 이루어지며, 이를 통해 보다 효율적인 전력 분배가 가능하고 각 위상이 다른 속도로 작동할 수 있습니다. 또한 온-오프 단계에서 고전압 단계로의 열 전달량은 위상을 분리하여 크게 낮아집니다. 온-오프 단계에서 다상 변압기는 고전압 위상보다 더 뜨거우므로 온-오프 위상의 크기가 작기 때문에 열이 시스템의 나머지 부분으로 더 쉽게 흐를 수 있습니다.

 

다상 변압기의 1차 및 2차는 wye 및 delta 또는 delta 및 wye일 수 있는 wye 및 delta 연결을 사용하여 연결할 수 있습니다. 중성선이 없는 한 두 가지 연결 형태 모두 작동합니다.

 

15) 지그재그 변압기

지그재그 변압기에는 3개의 코어에 6개의 코일이 있으며 각 코어의 첫 번째 코일은 다음 코어의 두 번째 코일과 반대 방향으로 연결됩니다. 두 번째 코일은 함께 묶여 1차 코일에 연결된 위상과 함께 중성선을 형성합니다. 이 과정에서 각 위상은 다른 위상과 결합되고 전압이 취소됩니다.

 

상호 연결된 스타 또는 지그재그 변압기는 2차 권선이 없지만 중성선을 통해 위상상 전류가 흐를 수 있는 권선 연결이 있는 접지 변압기입니다. 지그재그 형성은 고조파 플럭스의 흐름을 제한하는 철심 설계로 비용이 저렴합니다.

 

지그재그 변압기의 각 위상에 대한 권선은 두 부분으로 나뉩니다. 따라서 권선 패턴의 차이는 권선의 두 반쪽이 코일과 코어를 연결하면서 상호 연결되는 방식에서 비롯됩니다. 지그재그 연결은 양극 및 음극 시퀀스 전류의 흐름에 대한 높은 자화 저항을 가지며 3중 고조파 및 제로 시퀀스 전류에 대한 누설 저항이 낮습니다.

 

지그재그 변압기는 접지되지 않은 시스템의 기준점을 정의하는 데 사용됩니다. 접지 목적으로 중성점을 제공하는 능력으로 인해 산업, 전자, 석유 화학, 배전, 자동차 및 하드웨어를 포함한 수많은 산업에서 지그재그 변압기를 사용합니다.

 

 

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16)  3상 변압기

3상 변압기는 다상 다양성의 영역에 속합니다. 3개의 단상 변압기를 연결하여 3상 변압기를 만들 수도 있지만 3상을 모두 하나로 압축하는 것이 더 경제적이고 효율적이며  스타 또는 델타 구성이 될 수 있는 세 세트의 1차 및 2차 권선이 있습니다. 구성은 델타-델타, 스타-스타 또는 기타 조합일 수 있습니다.

 

 

 

3상 송전 시스템을 관리하려면 전력선에서 멀리 떨어진 가정과 사업장으로 전류를 변환하고 유도하기 위해 3상 변압기가 필요합니다. 변류기는 전기 유틸리티 라인에서 이를 사용할 시스템으로 흐르는 전류를 조정합니다. 전력 변압기는 전기 시스템과 개별 기기의 안전하고 효과적인 작동에 필수적입니다.

 

 

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17) 전력 변압기

전력 변압기는 주파수를 변경하지 않고 한 회로에서 다른 회로로 전력을 전송하며  전자기 유도를 사용하여 발전기 및 배전 1차 회로에서 전력을 전송합니다. 전력 변압기는 움직이는 부품을 사용하지 않고 배전망에서 전압을 높이거나 낮추는데, 이는 정적 장치 상태를 제공하는 요소입니다.

 

전력 변압기는 크고 변전소에 에너지를 보내며 발전기와 그리드 사이의 연결 역할을 합니다. 전력 변압기의 세 가지 등급은 30KVA에서 700KVA까지의 정격으로 소형, 중형 및 대형입니다. 크기 때문에 전력 변압기는 냉각제가 필요하며 일반적으로 오일에 잠기며  3상 시스템을 사용하는데, 이는 비용이 많이 들지만 더 작은 버전의 전력 변압기가 단상인 단상 시스템보다 효율적입니다.

 

전력 변압기용 권선은 구리 또는 알루미늄 코일로 만들어지며 높은 전도성과 연성으로 인해 구리가 선호됩니다. 적층 코어는 와전류 손실과 히스테리시스 손실을 줄이는 데 사용되며 철 또는 강철 시트로 만들어집니다. 태퍼 체인저는 고전압 권선에 연결되어 미세한 전압 조정을 만들고 코어 손실을 최소화합니다. 변압기의 냉각 오일을 점화할 수 있는 스파크의 위험을 줄이기 위해 HV 권선에서 전류가 더 낮습니다.

 

 

 

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18) 측정 변압기

변류기(CT) 및 전압 변압기(VT)는 측정 변압기입니다. CT 변압기는 측정을 위해 전류 신호를 낮추는 반면 VT 변압기는 전압 값을 더 낮은 값으로 낮춥니다. 두 유형 모두 전력 시스템이 정확하고 안전한지, 높은 전압에서 낮은 전압 값으로 낮은지 확인하도록 설계되었습니다. 1차 및 2차 권선에 자기 회로가 있습니다.

 

CT 변압기는 전류계를 사용하여 전류를 쉽게 측정할 수 있도록 전류를 강압합니다. VT 변압기는 전압을 측정하고 전압을 100V 이하로 측정기에 허용되는 수준으로 낮춥니다.

CT 변압기는 단상 또는 3상 주전원 회로에서 전류를 감지하고 전류, 전력 또는 에너지 미터에 연결된 1A 또는 5A AC 2차 권선을 가지고 있어 미터를 주 배선에서 멀리 배치할 수 있습니다. 50:5에서 4000:5가 표준 비율인 다양한 크기로 제공됩니다. 스플릿 코어 모델은 기존 배선에 쉽게 맞고 솔리드 코어 모델은 더 저렴합니다.

 

VT 변압기는 전압을 측정할 수 있는 더 낮은 전압으로 낮춥니다. 그들은 2 차 회전 수가 적은 1 차 회전 수가 많으며 1 차 대 2 차 회전비로 설명되며 매우 정확한 회전 비율을 가지고 있습니다.

 

19) 배전 변압기

배전 또는 강압 변압기는 두 개의 코일 단계를 통해 전기 에너지를 전달하여 더 높은 전압을 더 낮은 전압으로 변환하며, 두 번째 코일 단계는 전압 레벨을 낮추기 위해 더 적은 코일 권선을 갖습니다. 전원 콘센트 전압은 지리적으로 다양하며 가장 일반적인 두 가지 콘센트 전압은 220볼트와 110볼트이며, 이는 콘센트 전압 표준이 다른 국가 간의 전압 차이입니다.

 

배전 변압기를 사용하면 AC 전압이 1차 권선에 인가되면 변압기의 코어에 변동하는 자기장이 생성됩니다. 자기장은 더 낮은 전압에서 2차 권선의 전압을 유도하는데, 이는 2차 권선보다 1차 권선의 권선 수가 더 많기 때문입니다. 권선 수가 적을수록 기본 권선보다 낮은 EMF가 생성됩니다.

 

강압 변압기는 최대 99%에서 매우 효율적이며 전력 손실 없이 출력 전압을 제공합니다. 더 저렴하고 안정적이며 높은 전류와 낮은 전압을 제공합니다. 배전 변압기의 유형에는 단상, 3상, 멀티탭, 패드 장착 및 기둥 장착이 포함됩니다.

배전 변압기는 배전 시스템에서 전압 변환의 마지막 단계입니다. 가정, 기업 및 상업용 건물에서 사용할 수 있는 수준으로 전압을 낮추거나 높입니다.

 

 

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20) 자동 변압기

자동 변압기는 1차 권선과 2차 권선이 상호 관련된 두 개의 권선 변압기와 유사한 단일 권선 변압기입니다. 권선의 한 부분은 변압기의 양쪽에 공통적입니다. 부하 조건에서 부하 전류의 일부는 전원에서 직접 나오고 나머지 부분은 변압기의 동작에서 나옵니다. 자동 변압기는 전압 조정기로 작동합니다.

 

자동 변압기를 사용하면 1차 및 2차 권선이 자기적, 전기적으로 연결됩니다. 자동 변압기의 유형은 한 유형에는 탭이 있고 다른 유형에는 연속 권선을 형성하기 위해 연결된 코일이 있는 구조로 구별됩니다.

 

자동 변압기는 부하 요구 사항을 충족하기 위해 공급 전압을 조정하는 데 사용되는 3상 배전 변압기의 비용 효율적인 대체품입니다. 상업용 및 산업용 장비 조정에 적합하며 정확한 전압을 제공하기 위한 저렴한 방법입니다. 권선이 하나이기 때문에 기존 변압기보다 작아 설치가 더 쉽습니다.

 

자동 변압기를 사용하면 권선을 따라 지점의 탭핑에서 전압 변환이 발생합니다. 포인트 연결을 변경하면 전압 비율이 변경됩니다. 1차 권선과 2차 권선을 연결하면 자동 변압기가 전압을 더 잘 조절할 수 있습니다. 단점은 절연 변압기보다 임피던스가 낮고 스파이크 또는 변동에 대한 보호 기능을 제공하지 않을 수 있다는 것입니다.