변압기의 주요 특성
변압기의 외부 특성
2차 권선 단자 양단의 전압은 변신 로봇 해당 코일에 연결된 부하 전류에 따라 달라집니다. 이 종속성을 변압기의 외부 특성이라고 합니다.
변압기의 외부 특성은 일정한 공급 전압에서 제거됩니다. 부하가 변경되면 실제로 부하 전류가 변경되면 2 차 권선 단자의 전압, 즉 변압기의 2차 전압도 변합니다.
이 현상은 2차 권선의 저항에서 부하 저항의 변화에 따라 전압 강하도 변하고 1차 권선의 저항에 걸친 전압 강하의 변화로 인해 이에 따라 2차 권선이 변경됩니다.
1차 권선의 EMF 균형 방정식에는 벡터 양이 포함되어 있으므로 2차 권선의 전압은 부하 전류와 해당 부하의 특성(활성, 유도 또는 용량)에 따라 달라집니다.
부하의 특성은 부하를 통과하는 전류와 부하를 가로지르는 전압 사이의 위상각 값으로 입증됩니다. 기본적으로 부하 전류가 지정된 변압기의 정격 전류와 몇 배 차이가 나는지 보여주는 부하 계수를 입력할 수 있습니다.
변압기의 외부 특성을 정확하게 계산하기 위해 부하 저항을 변경하여 2차 권선의 전압과 전류를 고정할 수 있는 등가 회로를 사용할 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 다음 공식은 개방 회로 전압과 백분율로 측정되는 "2차 전압 변화"가 주어진 부하에서 개방 회로 전압과 전압 간의 산술 차이로 대체되고 계산되는 경우 실제로 유용합니다. 개방 회로 전압의 백분율:
«2차 전압 변화»를 찾기 위한 표현은 변압기의 등가 회로에서 특정 가정을 사용하여 얻습니다.
단락 전압의 무효 및 활성 구성 요소 값이 여기에 입력됩니다. 이러한 전압 구성 요소(활성 및 무효)는 등가 회로 매개변수에 의해 발견되거나 다음에서 실험적으로 발견됩니다. 단락 경험.
단락 경험은 변압기에 대해 많은 것을 보여줍니다.단락 전압은 정격 1차 전압에 대한 실험 단락 전압의 비율로 구합니다. "단락 전압" 매개변수는 백분율로 지정됩니다.
실험 과정에서 2차 권선은 변압기에 단락되고 1차 권선에는 정격보다 훨씬 낮은 전압이 인가되어 단락 전류가 정격 값과 동일해집니다. 여기서 공급 전압은 권선 양단의 전압 강하로 균형을 이루며 적용된 감소 전압 값은 정격 값과 동일한 부하 전류에서 권선 양단의 등가 전압 강하로 간주됩니다.
저전력 변압기 및 전력 변압기의 경우 단락 전압 값은 5% ~ 15% 범위이며 변압기가 강력할수록 이 값은 작아집니다. 단락 전압의 정확한 값은 특정 변압기의 기술 문서에 나와 있습니다.
그림은 위의 공식에 따라 구축된 외부 특성을 나타낸 것으로 그래프가 선형임을 알 수 있는데, 이는 상대적으로 권선의 저항이 낮아 2차측 전압이 부하율에 크게 의존하지 않고 동작 자기장이 강하기 때문이다. 플럭스는 부하에 거의 의존하지 않습니다.
그림은 부하의 특성에 따라 위상각이 특성이 떨어지거나 증가하는지 여부에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 활성 또는 활성 유도 부하에서는 특성이 떨어지고 활성 용량 부하에서는 특성이 증가할 수 있으며 "전압 변화" 공식의 두 번째 항은 음수가 됩니다.
저전력 변압기의 경우 능동 구성 요소는 일반적으로 유도 구성 요소보다 더 많이 떨어지므로 능동 부하가 있는 외부 특성은 능동 유도 부하보다 덜 선형적입니다. 더 강력한 변압기의 경우 반대이므로 능동 부하 특성이 더 엄격해집니다.
변압기 효율
변압기 효율은 부하에 전달되는 유용한 전력 대 변압기에서 소비되는 유효 전력의 비율입니다.
변압기에서 소비되는 전력은 부하에서 소비되는 전력과 변압기에서 직접 발생하는 전력 손실의 합입니다. 또한 유효 전력은 다음과 같이 총 전력과 관련이 있습니다.
변압기의 출력 전압은 일반적으로 부하에 약하게 의존하므로 부하 계수는 다음과 같이 정격 피상 전력과 관련될 수 있습니다.
그리고 2차 회로의 부하에 의해 소비되는 전력:
임의 크기의 부하에서 전기 손실은 공칭 부하에서의 손실을 고려하여 다음과 같이 부하 계수로 표현할 수 있습니다.
공칭 부하 손실은 단락 실험에서 변압기가 소비하는 전력에 의해 매우 정확하게 결정되며 자기 특성의 손실은 변압기가 소비하는 무부하 전력과 동일합니다. 이러한 손실 구성 요소는 변압기 설명서에 나와 있습니다. 따라서 위의 사실을 고려하면 효율성 공식은 다음과 같은 형식을 취합니다.
그림은 부하에 대한 변압기 효율의 의존성을 보여줍니다.부하가 0이면 효율성은 0입니다.
부하율이 증가함에 따라 부하에 공급되는 전력도 증가하고 자기 손실은 변하지 않으며 쉽게 볼 수 있는 효율은 선형적으로 증가한다. 그런 다음 효율이 한계에 도달하는 최적의 부하율 값이 나옵니다. 이 지점에서 최대 효율을 얻습니다.
최적의 부하율을 지나면 효율이 점차 떨어지기 시작합니다. 이것은 전기 손실이 증가하기 때문에 전류의 제곱에 비례하므로 부하율의 제곱에 비례합니다. 고전력 변압기(전력은 kVA 이상 단위로 측정됨)의 최대 효율은 98% ~ 99% 범위이며, 저전력 변압기(10VA 미만)의 경우 효율은 약 60%입니다.
일반적으로 설계 단계에서는 최적의 부하율이 0.5~0.7일 때 효율이 최대값에 도달하고 실부하율이 0.5~1일 때 효율이 최대치에 가까워지도록 변압기를 만들려고 합니다. 감소와 함께 역률(코사인 파이) 2차 권선에 연결된 부하의 경우 출력 전력도 감소하는 반면 전기 및 자기 손실은 변하지 않으므로 이 경우 효율이 감소합니다.
변압기의 최적 작동 모드, 즉 공칭 모드, 일반적으로 문제없는 작동 조건과 특정 작동 기간 동안 허용되는 가열 수준에 따라 설정됩니다.이는 변압기가 정격 모드에서 정격 전력을 공급하면서 과열되지 않도록 하기 위해 매우 중요한 조건입니다.