변압기는 교류 전압, 전류, 임피던스를 변환하는 장치입니다. 1차 코일에 교류 전류가 흐르면 철심(또는 자기 코어)에 교류 자속이 발생하여 2차 코일에 전압(또는 전류)이 유도된다. 변압기는 철심(또는 자기코어)과 코일로 구성됩니다. 코일에는 두 개 이상의 권선이 있습니다. 전원 공급 장치에 연결된 권선을 1차 권선이라고 하고, 다른 권선을 2차 권선이라고 합니다. 발전기에서는 코일이 자기장을 통해 이동하거나 자기장이 고정된 코일을 통해 이동하면 코일에 전위가 유도됩니다. 두 경우 모두 자속의 값은 일정하게 유지되지만 코일을 교차하는 자속은 다릅니다. 변화, 이것이 상호 인덕턴스의 원리이다.
다양한 유형의 변압기에는 해당 기술 요구 사항이 있으며 이는 해당 기술 매개변수로 표시할 수 있습니다. 예를 들어, 전력 변압기의 주요 기술 매개변수에는 정격 전력, 정격 전압 대 전압 비율, 정격 주파수, 작동 온도 수준, 온도 상승, 전압 조절률, 절연 성능 및 내습성이 포함됩니다. 일반 저주파 변압기의 주요 기술 매개변수에는 변환 비율, 주파수 특성, 비선형 왜곡, 자기 및 정전기 차폐, 효율 등이 포함됩니다.
변압기 원리
전압 비율:
The turns of the two sets of transformer coils are N1 and N2, respectively. N1 is primary, N2 is secondary. When an AC voltage is applied to the primary coil, an induced electromotive force is generated at both ends of the secondary coil. When N2>N1, 유도 기전력은 1차 인가 전압보다 높습니다. 이러한 유형의 변압기를 승압 변압기라고 합니다. N2일 때
n=N1/N2
In the formula, n is called the voltage ratio (turns ratio). When n>1, N1>N2, U1>U2, 변압기는 강압 변압기입니다. 반대로 승압 변압기입니다.
변압기 효율:
정격 전력에서 변압기의 입력 전력에 대한 출력 전력의 비율을 변압기 효율이라고 합니다. 여기서 는 변압기 효율입니다. P1은 입력 전력이고, P2는 출력 전력입니다.
변압기의 출력 전력 P2가 입력 전력 P1과 같을 때 효율 θ는 100%와 같으며 변압기는 어떠한 손실도 발생하지 않습니다. 하지만 실제로는 그런 변압기가 존재하지 않습니다. 변압기는 전기 에너지를 전송할 때 주로 구리 및 철 손실을 포함하여 항상 손실을 경험합니다. 동손은 변압기 코일의 저항으로 인한 손실을 말합니다. 코일 저항기에 전류가 흐르고 열이 발생하면 전기 에너지의 일부가 열로 변환되어 손실됩니다. 코일은 일반적으로 절연동선으로 감겨져 있기 때문에 이를 동손이라고 합니다.
변압기의 철손에는 두 가지 측면이 포함됩니다. 첫째, 히스테리시스 손실이 있다. AC 전원이 변압기를 통과하면 규소강판을 통과하는 자기력선의 방향과 크기도 변하여 규소강판 내부의 분자들이 서로 마찰하여 열에너지를 방출하게 되어 일부 전기에너지를 잃게 됩니다. 이것이 히스테리시스 손실이다. 다른 하나는 변압기가 작동 중일 때 발생하는 와전류 손실입니다. 자력선이 철심을 통과하면 자력선에 수직인 평면에 유도 전류가 생성됩니다. 이 전류에 의해 폐회로가 형성되고 와전류가 발생하므로 이를 와전류라 한다. 와전류가 존재하면 철심이 가열되어 에너지를 소비하게 됩니다. 이러한 유형의 손실을 와전류 손실이라고 합니다.
변압기의 효율은 전력 수준과 밀접한 관련이 있습니다. 전력이 클수록 출력 전력에 대한 손실 비율이 작아지고 효율이 높아집니다. 반대로 전력이 낮을수록 효율은 떨어진다.