변압기의 종류

변압기는 공통 자기 회로에 위치한 두 개에서 여러 개의 코일을 포함하여 서로 유도적으로 연결된 정적 전자기 장치입니다. 전류의 주파수를 바꾸지 않고 전자기 유도를 통해 교류에서 전기 에너지를 변환하는 변압기 역할을 합니다. 변압기는 AC 전압 변환 및 갈바닉 절연 전기 및 전자 공학의 다양한 분야에서.

공정하게 말하면 어떤 경우에는 변압기에 하나의 권선(자동 변압기)만 포함될 수 있고 코어가 완전히 없을 수 있지만(HF — 변압기) 대부분의 변압기에는 다음으로 구성된 코어(자기 회로)가 있습니다. 연 자성 강자성 재료, 그리고 두 개 이상의 절연 테이프 또는 와이어 코일은 공통 자속으로 덮여 있지만 처음에는 처음입니다. 어떤 유형의 변압기인지, 어떻게 배열되고 어떤 용도로 사용되는지 살펴보겠습니다.

전력 변압기

이 유형의 저주파(50-60Hz) 변압기는 전기 네트워크 및 전기 에너지 수신 및 변환 설비에 사용됩니다. 왜 권력이라고 부릅니까? 전압이 1150kV에 도달할 수 있는 전력선에서 전기를 공급하고 수신하는 데 사용되는 이러한 유형의 변압기이기 때문입니다.

도시 전기 네트워크에서 전압은 10kV에 이릅니다. 정확히 통해 강력한 저주파 변압기 전압도 소비자가 요구하는 0.4kV, 380/220볼트로 떨어집니다.

구조적으로 일반적인 전력 변압기는 저전압 권선 중 일부가 병렬로 공급되는(분할 권선 변압기) 외장 전기 강철 코어에 배열된 2개, 3개 또는 그 이상의 권선을 포함할 수 있습니다.

이는 여러 발전기에서 동시에 수신된 전압을 증폭하는 데 유용합니다. 일반적으로 전원 변압기는 변압기 오일이 있는 탱크에 배치되며 특히 강력한 시편의 경우 능동 냉각 시스템이 추가됩니다.

최대 4000kVA 용량의 3상 전력 변압기는 변전소 및 발전소에 설치됩니다. 3상은 단상 3개보다 손실이 최대 15% 적기 때문에 더 일반적입니다.

주전원 변압기

1980년대와 1990년대에는 거의 모든 전기 제품에서 라인 변압기를 찾을 수 있었습니다. 주 변압기(일반적으로 단상)의 도움으로 주파수가 50Hz인 220V 가정용 네트워크의 전압이 전기 제품에 필요한 수준(예: 5, 12, 24 또는 48V)으로 감소합니다.

라인 변압기는 종종 여러 개의 2차 권선으로 만들어지므로 여러 전압 소스를 사용하여 회로의 다른 부분에 전원을 공급할 수 있습니다. 특히 TN(백열 변압기) 변압기는 라디오 튜브가 있는 회로에서 항상(그리고 여전히) 찾을 수 있습니다.

최신 라인 변압기는 코일이 감긴 전기 강판 세트의 W자형, 막대형 또는 토로이달 코어에 구성됩니다. 자기 회로의 토로이달 모양으로 인해 보다 컴팩트한 변압기를 얻을 수 있습니다.

토로이달 및 W형 코어의 총 전력이 동일한 변압기를 비교하면 토로이달이 공간을 덜 차지할 뿐만 아니라 토로이달 자기 회로의 표면이 권선으로 완전히 덮여 있으므로 빈 요크가 없습니다. 장갑 W자 모양 또는 막대 모양의 핵이 있는 경우. 전기 네트워크에는 특히 최대 6kW의 전력을 가진 용접 변압기가 포함됩니다. 물론 주전원 변압기는 저주파 변압기로 분류됩니다.

단권 변압기

저주파 변압기의 한 유형은 2차 권선이 1차 권선의 일부이거나 1차 권선이 2차 권선의 일부인 자동 변압기입니다. 즉, 자동 변압기에서 권선은 자기적으로뿐만 아니라 전기적으로도 연결됩니다. 하나의 코일에서 여러 리드가 만들어지며 하나의 코일에서 다른 전압을 얻을 수 있습니다.

자동 변압기의 가장 큰 장점은 권선에 사용되는 와이어가 적고 코어에 강철이 적기 때문에 무게가 기존 변압기보다 적기 때문에 비용이 저렴하다는 것입니다.단점은 코일의 갈바닉 절연이 부족하다는 것입니다.

자동 변압기는 자동 제어 장치에 사용되며 고전압 전기 네트워크에도 널리 사용됩니다. 전기 네트워크에서 델타 또는 스타 연결을 사용하는 3상 단권 변압기는 오늘날 큰 수요가 있습니다.

전력 자동 변압기는 최대 수백 메가와트의 용량으로 제공됩니다. 자동 변압기는 강력한 AC 모터를 시동하는 데에도 사용됩니다. 자동 변압기는 특히 낮은 변환 비율에 유용합니다.

실험실 단권 변압기

단권 변압기의 특별한 경우는 LATR(실험실 단권 변압기)입니다. 사용자에게 공급되는 전압을 원활하게 조절할 수 있습니다. LATR 디자인은 토로이달 변압기 차례로 절연되지 않은 "트랙"이있는 단일 권선으로, 즉 권선의 각 권선에 연결할 수 있습니다. 트랙 접촉은 로터리 노브로 제어되는 슬라이딩 카본 브러시에 의해 제공됩니다.

따라서 부하에서 크기가 다른 유효 전압을 얻을 수 있습니다. 일반적인 단상 드라이브를 사용하면 0~250V의 전압과 0~450V의 3상 전압을 수용할 수 있습니다. 0.5~10kW 전력의 LATR은 전기 장비 튜닝을 목적으로 하는 실험실에서 매우 인기가 있습니다.

변류기

변류기 1차 권선이 전류원에 연결되고 2차 권선이 내부 저항이 낮은 보호 또는 측정 장치에 연결된 변압기라고 합니다. 변류기의 가장 일반적인 유형은 계측기 변류기입니다.

변류기의 1차 권선(일반적으로 한 바퀴, 한 와이어)은 교류를 측정하려는 회로에 직렬로 연결됩니다. 2차 권선의 전류는 1차 권선의 전류에 비례하는 반면 2차 권선은 반드시 부하가 걸려야 합니다. 또한 CT의 2차 권선이 열리면 보상되지 않은 유도 전류로 인해 자기 회로가 소손됩니다.

변류기의 구조는 하나 이상의 절연된 2차 권선이 감긴 적층 실리콘 냉간 압연 전기 강판으로 만들어진 코어입니다. 1차 권선은 종종 측정된 전류가 자기 회로의 창을 통과하는 버스바 또는 와이어입니다(그런데 이 원리는 클램프 미터).변류기의 주요 특성은 변압비(예: 100/5A)입니다.

전류 트랜스포머는 전류 측정 및 릴레이 보호 회로에 널리 사용됩니다. 측정된 회로와 보조 회로가 서로 갈바닉 절연되어 있기 때문에 안전합니다. 일반적으로 산업용 변류기는 두 개 이상의 2차 권선 그룹으로 제조되며, 그 중 하나는 보호 장치에 연결되고 다른 하나는 미터와 같은 측정 장치에 연결됩니다.

펄스 변압기

거의 모든 최신 주 전원 공급 장치, 다양한 인버터, 용접기 및 기타 전력 및 저전력 전기 변환기에서 펄스 변압기가 사용됩니다.오늘날 펄스 회로는 무거운 저주파 변압기를 적층 강철 코어로 거의 완전히 대체했습니다.

일반적인 펄스 변압기는 페라이트 코어 변압기입니다. 코어(자기 회로)의 모양은 링, 막대, 컵, W자형, U자형 등 완전히 다를 수 있습니다. 변압기 강철에 비해 페라이트의 이점은 명백합니다. 페라이트 기반 변압기는 최대 500kHz 이상의 주파수에서 작동할 수 있습니다.

펄스 트랜스포머는 고주파 트랜스포머이기 때문에 주파수가 증가함에 따라 치수가 크게 줄어듭니다. 권선에 더 적은 와이어가 필요하고 계자 전류는 1차 루프에서 고주파 전류를 얻기에 충분합니다. IGBT 또는 펄스 전원 공급 장치 회로의 토폴로지에 따라 바이폴라 트랜지스터, 때로는 여러 개(정방향 - 1, 푸시풀 - ​​2, 하프 브리지 - 2, 브리지 - 4).

공정하게 말하면 역 전원 공급 장치 회로를 사용하는 경우 변압기는 본질적으로 이중 초크입니다. 2 차 회로의 전기 축적 및 방출 프로세스가 시간에 따라 분리되기 때문입니다. 즉, 진행되지 않습니다. 따라서 동시에 플라이백 제어 회로를 사용하면 여전히 초크이지만 변압기는 아닙니다.

변압기와 페라이트 초크가 있는 펄스 회로는 에너지 절약 램프의 안정기와 다양한 장치의 충전기에서 용접기 및 강력한 인버터에 이르기까지 오늘날 모든 곳에서 볼 수 있습니다.

펄스 전류 트랜스포머

임펄스 회로에서 전류의 크기 및(또는) 방향을 측정하기 위해 하나의 권선이 있는 페라이트 코어인 임펄스 전류 트랜스포머가 종종 사용됩니다.와이어는 검사할 전류인 코어의 링을 통과하고 코일 자체는 저항에 로드됩니다.

예를 들어, 링에 1000회 권선의 와이어가 포함되어 있으면 1차(나선형 와이어)와 2차 권선의 전류 비율은 1000:1이 됩니다. 링의 권선이 알려진 값의 저항에 로드되는 경우, 그런 다음 측정된 전압은 코일의 전류에 비례합니다. 즉, 측정된 전류는 이 저항을 통과하는 전류의 1000배입니다.

업계에서는 변환 비율이 다른 임펄스 전류 변압기를 생산합니다. 설계자는 그러한 변압기에 저항과 측정 회로를 연결하기만 하면 됩니다. 전류의 크기가 아닌 전류의 방향을 알고 싶다면 변류기의 권선을 두 개의 마주보는 제너 다이오드로 충전하면 됩니다.

전기 기계와 변압기 간의 통신

전기 변압기는 교육 기관의 모든 전기 공학 전문 분야에서 공부하는 전기 기계 과정에 항상 포함됩니다. 본질적으로 전기 변압기는 전기 기계가 아니라 움직이는 부분이 없기 때문에 전기 장치이며 그 존재는 일종의 메커니즘으로서 모든 기계의 특징입니다. 오해를 피하기 위해 "전기 기계 및 변압기 과정"이라고 해야 합니다.

모든 전기 기계 과정에 변압기를 포함시키는 데는 두 가지 이유가 있습니다.하나는 역사적 기원입니다. AC 전기 기계를 제작한 동일한 공장에서 변압기도 제작했습니다. 왜냐하면 변압기가 있다는 것만으로도 AC 기계가 DC 기계보다 우위에 있었기 때문에 궁극적으로 업계에서 우위를 차지하게 되었기 때문입니다. 이제 변압기가 없는 대규모 AC 설비를 상상하는 것은 불가능합니다.

그러나 교류기 및 변압기 생산이 발달함에 따라 변압기 생산을 특수 변압기 공장에 집중할 필요가 생겼습니다. 사실 장거리에 걸쳐 변압기를 사용하여 교류를 전송할 수 있기 때문에 변압기의 높은 전압 증가는 교류 전기 기계의 전압 증가보다 훨씬 빠릅니다.

교류 전기 기계 개발의 현재 단계에서 가장 높은 합리적 전압은 36kV입니다. 동시에 실제로 구현된 전기 변압기의 최고 전압은 1150kV에 도달했습니다. 이러한 높은 변압기 전압과 번개에 노출된 가공 전력선에서의 작동으로 인해 전기 기계에는 이질적인 매우 특정한 변압기 문제가 발생했습니다.

이로 인해 전기공학의 기술적 문제와는 너무나 다른 기술적 문제의 생산으로 이어져 변압기를 독립 생산으로 분리하는 것이 불가피해졌다. 따라서 첫 번째 이유, 즉 변압기를 전기 기계에 가깝게 만드는 산업 연결이 사라졌습니다.

두 번째 이유는 근본적인 특성이며 전기 기계뿐만 아니라 실제로 사용되는 전기 변압기가 다음을 기반으로 한다는 사실에 있습니다. 전자기 유도의 원리(패러데이의 법칙), — 그들 사이에 흔들리지 않는 유대가 남아 있습니다. 동시에 교류 기계의 많은 현상을 이해하기 위해서는 변압기에서 발생하는 물리적 과정에 대한 지식이 절대적으로 필요하며, 또한 많은 종류의 교류 기계 이론은 다음과 같은 이론으로 축소될 수 있습니다. 따라서 이론적 고려를 용이하게 합니다.

따라서 교류 기계 이론에서 변압기 이론은 강력한 위치를 차지하지만 변압기를 전기 기계라고 부를 수는 없습니다. 또한 변압기는 전기 기계와 목표 설정 및 에너지 변환 프로세스가 다르다는 점을 염두에 두어야 합니다.

전기 기계의 목적은 기계 에너지를 전기 에너지(발전기)로 변환하거나 반대로 전기 에너지를 기계 에너지(모터)로 변환하는 것입니다. 현재 전기 에너지. 다른 종류의 전류.