Voltage Transformer   변압기, 트랜스포머, 전압 변성기

(2022-07-26)

Transformer , AC-AC 변환


1. 변압기 (Transformer)

  ㅇ 2 이상의 전기회로자기적으로 결합 연결
     - 전자유도에 의해 교류 전기 에너지 또는 신호 에너지를 한 회로에서 다른 회로로 전달


2. 변압기의 특징

  ㅇ 형태/모양  :  공동의 강자성체(철심)에 감겨진 2 이상의 도선 코일로 이루어짐
  ㅇ 입출력 연결  :  철심 내 공동의 자속(자계)을 통해 서로 연결됨
  ㅇ 입출력 변환  :  교류 전기에너지자계 작용에 의해 동일 주파수, 다른 전압 크기로 변환 전달


3. 변압기의 용도 및 한계

  ㅇ 변압기 용도
     - (에너지 전달)  하나의 회로에서 다른 회로에로 에너지의 전달을 위함
     - (승압, 강압)  전압 크기를 바꿈 (전압 변성기)
        . 例) 전원공급장치 입력부에 설치되어, 상용 교류 전압을 더 낮은 교류 전압으로 강압
     - (회로의 분리)  두 회로 간의 절연/분리/격리
        . 1차,2차측 권선 간에 유도성 결합(커플링) 만 되므로 어떠한 DC 경로도 형성 안됨(분리)
        . 즉, `직류 차단` 및 `교류 통과`를 위함
     - (임피던스 변환)  두 회로 간의 임피던스 정합을 통한 최대전력전달을 위함
     - (상 수 변환)  교류의 상 수를 변화시킴

  ㅇ 변압기 한계
     - 주파수를 바꿀 수 없음
     - 직류에는 동작을 하지 않음
     - 권선비가 고정되어있는 시불변 소자
     - 크고 무거우며, 넓은 범위의 크기 제어에는 부적합


4. 변압기의 구조

  ㅇ 변압기 구성 요소
     - 권선 (Winding)   : 공급 전류,부하 전류가 나타나는 전기회로
     - 철심 (Iron Core) : 자속의 통로 역할을 하는 자기회로
     - 절연 필요 부분  : 철심권선 간의 절연, 권선 상호간의 절연, 권선층 간의 절연

  ㅇ 변압기 권선 구분
     - 1차 권선 (primary winding)   : 교류 전압을 포함하는 자속 발생 코일 (전원 연결)
     - 2차 권선 (secondary winding) : 교류 전압이 유도되는 다른 코일 (부하 연결)

  ㅇ 변압기 구조 구분 
     * 철심권선의 상대적인 위치에 따라 구분됨
     - 내철형 (Core type) : 직사각형 1공 철심의 양쪽 변에 코일이 각각 감겨져 있는 구조
     - 외철형 (Shell type): 직사각형 2공 철심 가운데로 코일이 감겨져 있는 구조

  ㅇ 내철형(Core type) 구조
     - 전기회로권선수 N1,N2인 2개 코일과,
       공통 자기회로인 1개 철심을 갖는 구조
       

 
5. 변압기의 권선비, 전압비, 전류비, 임피던스

  ※ ☞ 변압비 참조
     - V1/V2 = N1/N2 = I2/I1 = a
     - Z1/Z2 = a2     


6. 이상적인 변압기의 전압,전류,역률 등 관계식

  ㅇ 1차,2차의 전압(V),전류(I),역률(cosθ)
     - 유효전력  :  V1I1cosθ = V2I2cosθ [W (와트)]
     - 피상전력  :  V1I1 = V2I2 [VA]

  ㅇ 1차,2차의 유도 기전력
      


7. 변압기의 회로 기호 및 극성

    전압 극성 : 점이 있는 부분이 (+)
  ㅇ 전류 극성 : 점이 있는 곳에서 전류가, 1차측은 흘러들어가고, 2차측은 흘러나옴


8. [참고사항]

  ㅇ 유도되는 전압 크기의 의존성
     - 두 코일 간의 상호 유도 (결합계수,Coupling Coefficient)의 크기에 따름
  ㅇ 변압기 정격 표기
     - 정격 용량 : 피상전력 (볼트-암페어, [VA] )
  ㅇ 변압기의 구분  ☞ 변압기 종류 참조
  ㅇ 변압기 용어   ☞ 변압기 관련 용어 참조
  ㅇ 변압기 간의 성능 비교 척도 ☞ 전압변동률 등 참조

자기장치
   1. 자석   2. 인덕터   3. 솔레노이드,토로이드   4. 변압기   5. 권선  
인덕터,변압기
   1. 인덕터   2. 변압기  
변압기
   1. 변압기   2. 변압기 용어   3. 변압기 구분   4. 변압비  
교류기 (동기기, 유도기)
   1. 교류기   2. 동기기   3. 동기 발전기   4. 동기 전동기   5. 유도기   6. 회전형 유도기 (유도 전동기)   7. 정지형 유도기 (변압기)  
전력전자
   1. 전력 전자   2. 전력 변환   3. 교류 변압기(AC-AC 변환)   4. 정류기(AC-DC 변환)   5. DC 초퍼(DC-DC 변환)   6. 인버터(DC-AC 변환)  


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