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변압기 기본 사항

변압기 기본 사항

변압기는 모든 전자 제품 분야에서 널리 사용됩니다. 가장 잘 알려진 용도 중 하나는 작동 전압을 한 값에서 다른 값으로 변환하는 데 사용되는 전력 애플리케이션입니다. 또한 1 차 회로에 직접 연결하여 출력에서 ​​회로를 분리하는 역할도합니다. 이러한 방식으로 직접 연결없이 한 회로에서 다른 회로로 전력을 전송합니다.

내셔널 그리드에서는 매우 큰 변압기를 사용하여 필요한 서로 다른 값 사이에서 라인 전압을 변경합니다. 그러나 라디오 아마추어 또는 가정 애호가의 경우 변압기는 일반적으로 전원 공급 장치에서 볼 수 있습니다. 트랜스포머는 또한 오디오에서 라디오 주파수까지 다른 회로에서 널리 사용되며 그 특성은 장비 내의 여러 단계를 연결하는 데 널리 사용됩니다.

변압기 란?

기본 변압기는 두 개의 권선으로 구성됩니다. 이들은 기본 및 보조로 알려져 있습니다. 본질적으로 권력은 1 차에 들어가고 2 차에 떠난다. 일부 변압기에는 더 많은 권선이 있지만 작동 기본은 여전히 ​​동일합니다.

변압기에 사용되는 두 가지 주요 효과가 있으며 둘 다 전류 및 자기장과 관련됩니다. 처음에는 와이어에 흐르는 전류가 그 주위에 자기장을 형성한다는 것을 발견했습니다. 이 필드의 크기는 와이어에 흐르는 전류에 비례합니다. 또한 와이어가 코일에 감겨 있으면 자기장이 증가하는 것으로 밝혀졌습니다. 이 전기적으로 생성 된 자기장이 기존 자기장에 배치되면 두 개의 고정 자석이 서로 가까이 배치 된 것과 같은 방식으로 전류를 전달하는 와이어에 힘이 가해져 서로 끌어 당기거나 밀어냅니다. 전기 모터, 미터 및 기타 여러 전기 장치에서 사용되는 현상입니다.

두 번째 효과는 도체 주변의 자기장이 변하면 도체에 전류가 유도된다는 것입니다. 이것의 한 가지 예는 자석이 와이어 또는 코일 가까이로 이동하는 경우 발생할 수 있습니다. 이러한 상황에서 전류가 유도되지만 자석이 움직일 때만 가능합니다.

두 효과의 조합은 두 개의 와이어 또는 두 개의 코일이 함께 배치 될 때 발생합니다. 전류가 첫 번째에서 크기를 변경하면 자속이 변경되고 두 번째에서 전류가 유도됩니다. 이것은 변압기의 기본 개념이며, 변경 또는 교류 전류가 입력 또는 1 차 회로를 통과 할 때만 작동한다는 것을 알 수 있습니다.

변압기 권선비

전류가 흐르려면 EMF (기전력)가 있어야합니다. 출력에서이 전위차 또는 전압은 변압기의 권선비에 따라 달라집니다. 2 차보다 1 차측에 더 많은 턴이 있으면 입력 전압이 출력보다 높고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 실제로 전압은 권선비에 대한 지식으로 쉽게 계산할 수 있습니다.

Es = ns
EP np

어디
Ep는 기본 EMF입니다.
Es는 보조 EMF입니다.
np는 기본의 턴 수입니다.
ns는 2 차측의 턴 수입니다.

권선비 ns / np가 1보다 크면 변압기는 입력보다 출력에서 ​​더 높은 전압을 제공하고 승압 변압기라고합니다. 마찬가지로 권선비가 1 미만인 것은 강압 변압기입니다.

변압기의 전압 및 전류 비율

쉽게 계산할 수있는 다른 여러 요소가 있습니다. 첫 번째는 입력 및 출력 전류와 전압의 비율입니다. 입력 전력이 출력 전력과 같으므로 아래에 표시된 간단한 공식을 사용하여 다른 세 값이 있으면 전압 또는 전류를 계산할 수 있습니다. 이 사실은 운 좋게도 대부분의 계산에서 무시할 수있는 변압기의 손실을 고려하지 않습니다.

Vp x Ip = Vs x Is

예를 들어 한 암페어에서 25 볼트를 제공하는 주 변압기의 경우를 생각해보십시오. 250V의 입력 전압을 사용하면 입력 전류가 1A의 10 분의 1에 불과합니다.

일부 변압기의 경우 1 차측의 턴 수는 2 차측의 턴 수와 같으며 입력의 전류 및 전압은 출력의 턴 수와 동일합니다. 그러나 권선비가 1 : 1이 아닌 경우 입력과 출력에서 ​​전압 및 전류 비율이 다릅니다. 위에 표시된 간단한 관계에서 전압 대 전류의 비율이 입력과 출력 사이에서 변함을 알 수 있습니다. 예를 들어 권선비가 2 : 1 인 변압기는 전류가 1A 인 20V 입력이있는 반면 출력에서 ​​전압은 2A에서 10V가됩니다. 전압과 전류의 비율이 임피던스를 결정하므로 변압기를 사용하여 입력과 출력 사이의 임피던스를 변경할 수 있음을 알 수 있습니다. 실제로 임피던스는 다음과 같이 권선비의 제곱으로 변합니다.

Zp = np2
Zs ns2

사용

변압기는 라디오 및 전자 제품의 많은 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 주요 애플리케이션 중 하나는 주 전원 공급 장치 내에 있습니다. 여기서 변압기는 들어오는 주전원 전압 (많은 국가에서 약 240V, 다른 많은 국가에서는 110V)을 장비에 공급하는 데 필요한 전압으로 변경하는 데 사용됩니다. 반도체 기술을 사용하는 오늘날 대부분의 장비에서 필요한 전압은 들어오는 주전원보다 훨씬 낮습니다. 이 외에도 변압기는 2 차측의 전원을 주 전원에서 분리하여 2 차측 전원을 훨씬 더 안전하게 만듭니다. 전원이 주 전원에서 직접 공급된다면 감전의 위험이 훨씬 더 커질 것입니다.

전원 공급 장치에 사용되는 것과 같은 전력 변압기는 일반적으로 철심에 감겨 있습니다. 이것은 자기장을 집중시키고 1 차와 2 차 사이의 결합이 매우 빡빡하도록하는 데 사용됩니다. 이러한 방식으로 효율성이 가능한 한 높게 유지됩니다. 그러나이 코어가 원턴 와인딩 역할을하지 않도록하는 것이 매우 중요합니다. 이를 방지하기 위해 코어 부분은 서로 절연되어 있습니다. 실제로 코어는 여러 개의 플레이트로 구성되어 있으며, 각 플레이트는 그림과 같이 서로 끼워져 있지만 서로 절연되어 있습니다.

전력 변압기의 두 권선은 서로 잘 절연되어 있습니다. 이렇게하면 2 차 권선이 활성화 될 가능성이 없습니다.

애호가가 접하게 될 변압기의 주요 용도 중 하나는 공급 또는 주 전압을 새로운 수준으로 변환하는 것이지만, 사용할 수있는 다른 다양한 응용 프로그램도 있습니다. 밸브가 사용되었을 때, 낮은 임피던스 라우드 스피커가 상대적으로 높은 출력 임피던스를 가진 밸브 회로에 의해 구동 될 수 있도록 오디오 애플리케이션에서 널리 사용되었습니다. 또한 무선 주파수 응용 분야에도 사용됩니다. 신호의 직류 구성 요소를 분리하고 임피던스 트랜스포머 역할을하며 튜닝 된 회로를 하나로 통합 할 수 있다는 사실은 이들이 여러 회로에서 중요한 요소임을 의미합니다. 많은 휴대용 수신기에서 이러한 IF 변압기는 수신기에 대한 선택성을 제공합니다. 표시된 예에서 변압기의 1 차측이 커패시터를 사용하여 조정되어 공진 상태가되는 것을 볼 수 있습니다. 공진 주파수의 조정은 일반적으로 코일의 인덕턴스 양을 변경하기 위해 나사로 고정 할 수있는 코어를 사용하여 이루어집니다. 트랜스포머는 또한 이전 단계의 컬렉터 단계의 높은 임피던스를 다음 단계의 낮은 임피던스와 일치시킵니다. 또한 이전 단계의 컬렉터에서 다음 단계의베이스에서 다른 정상 상태 전압을 분리하는 역할을합니다. 두 회로가 서로 절연되지 않은 경우 두 트랜지스터의 DC 바이어스 조건이 방해를 받고 두 단계 모두 올바르게 작동하지 않습니다. 변압기를 사용하면 DC 바이어스 조건을 유지하면서 AC 신호용으로 스테이지를 연결할 수 있습니다.

요약

트랜스포머는 오늘날 전자 분야에서 매우 귀중한 구성 요소입니다. 집적 회로 및 기타 반도체 장치가 점점 더 많은 양으로 사용되고 있음에도 불구하고 변압기를 대체 할 수있는 것은 없습니다. 임피던스를 변경하는 동안 한 회로에서 다른 회로로 전력을 분리하고 전송할 수 있다는 사실은 전자 설계자를위한 도구로 고유하게 배치되도록합니다.

비디오보기: 기본기변압기 12강 변압기의 표준 %임피던스 (12 월 2020).