자동 변압기

자동 변압기

자동 변압기의 1차 권선과 2차 권선은 전기적으로나 자기적으로 함께 연결되어 기존 변압기에 비해 비용이 절감됩니다.

1차 및 2차라는 두 개의 전기적으로 절연된 권선이 있는 이전 전압 변압기와 달리 자동 변압기 에는 양쪽에 공통된 단일 전압 권선만 있습니다. 이 단일 권선은 길이를 따라 다양한 지점에서 "태핑"되어 2차 부하에 걸쳐 1차 전압 공급의 일정 비율을 제공합니다. 그런 다음 자동 변압기 에는 일반적인 자기 코어가 있지만 1차 회로와 2차 회로 모두에 공통되는 권선이 하나만 있습니다.

따라서 자동 변압기에서 1차 권선과 2차 권선은 전기적으로나 자기적으로 함께 연결됩니다. 이러한 유형의 변압기 설계의 가장 큰 장점은 동일한 VA 등급에 대해 훨씬 저렴하게 만들 수 있다는 것입니다. 그러나 자동 변압기의 가장 큰 단점은 기존 이중 권선 변압기의 1차/2차 권선 절연 기능이 없다는 것입니다.

권선의 1차 부분으로 지정된 권선 부분은 AC 전원에 연결되며 2차 권선은 이 1차 권선의 일부가 됩니다. 자동 변압기를 사용하면 연결을 반대로 하여 공급 전압을 높이거나 낮추는 데에도 사용할 수 있습니다. 1차측이 전체 권선이고 전원에 연결되고 2차 회로가 권선의 일부에만 연결된 경우 2차 전압은 그림과 같이 "감압"됩니다.

자동 변압기 설계

 

 

1차 전류 I P 가 그림과 같이 단일 권선을 통해 화살표 방향으로 흐르면 2차 전류 I S 는 반대 방향으로 흐릅니다. 따라서 2차 전압이 발생하는 권선 부분에서 V S 권선으로 흐르는 전류는 I P 와 I S 의 차이가 된다 .

자동 변압기는 하나 이상의 단일 태핑 지점으로 구성될 수도 있습니다. 자동 변압기는 권선을 따라 서로 다른 전압 지점을 제공하거나 그림과 같이 공급 전압 V P 에 대해 공급 전압을 높이는 데 사용할 수 있습니다 .

다중 태핑 포인트

 

단권변압기 권선을 표시하는 표준 방법은 대문자로 라벨을 붙이는 것입니다. 예를 들어 A , B , Z 등은 공급 끝을 식별합니다. 일반적으로 공통 중성 연결은 N 또는 n 으로 표시됩니다 . 2차 태핑의 경우 자동 변압기 1차 권선을 따라 모든 태핑 지점에 접미사 번호가 사용됩니다. 이 숫자는 일반적으로 숫자 " 1 "에서 시작하여 그림과 같이 모든 탭 지점에 대해 오름차순으로 계속됩니다.

자동 변압기 단자 표시

 

자동 변압기는 주로 라인 전압을 조정하여 값을 변경하거나 일정하게 유지하는 데 사용됩니다. 전압 조정이 위 또는 아래로 조금씩 이루어지면 V P 와 V S 가 거의 동일하므로 변압기 비율이 작습니다. 전류 I P 와 I S 도 거의 동일합니다.

따라서 두 전류 사이의 차이를 전달하는 권선 부분은 훨씬 더 작은 도체 크기로 만들어질 수 있습니다. 왜냐하면 전류가 등가 이중 권선 변압기의 비용을 훨씬 더 적게 절약하기 때문입니다.

그러나 주어진 VA 또는 KVA 정격에 대한 자동 변압기의 조절, 누설 인덕턴스 및 물리적 크기(두 번째 권선이 없기 때문에)는 이중 권선 변압기보다 적습니다.

자동 변압기는 동일한 VA 등급의 기존 이중 권선 변압기보다 확실히 훨씬 저렴합니다. 자동 변압기 사용을 결정할 때 해당 비용을 동등한 이중 권선 유형의 비용과 비교하는 것이 일반적입니다.

이는 권선에 저장된 구리의 양을 비교하여 수행됩니다. " n " 비율이 더 낮은 전압과 더 높은 전압의 비율로 정의되면 구리 절감 효과는 n*100% 임을 알 수 있습니다 . 예를 들어, 두 개의 자동 변압기에 대한 구리 절감액은 다음과 같습니다.

단권변압기 예시 No1

전압을 220V에서 250V로 승압하려면 자동 변압기 가 필요합니다. 변압기 주 권선의 총 코일 권선 수는 2000입니다. 출력이 10KVA로 평가되고 구리 경제성이 절약될 때 1차 태핑 지점의 위치, 1차 및 2차 전류를 결정합니다.

 

 

따라서 1차 전류는 45.4암페어이고 부하에 의해 유입되는 2차 전류는 40암페어이며 5.4암페어가 공통 권선을 통해 흐릅니다. 구리의 경제성은 88%입니다.

자동 변압기의 단점

• 자동 변압기의 주요 단점은 기존 이중 권선 변압기의 1차 권선-2차 권선 절연 기능이 없다는 것입니다. 그러면 더 높은 전압을 더 작은 부하에 적합한 훨씬 더 낮은 전압으로 강압하는 데 자동 변압기를 안전하게 사용할 수 없습니다.
• 2차측 권선이 개방되면 부하 전류가 1차 권선을 통해 흐르는 것을 멈추고 변압기 동작을 중단하여 전체 1차 전압이 2차 단자에 적용됩니다.
• 2차 회로에 단락 조건이 발생하면 결과적인 1차 전류는 자동 변압기를 손상시키는 쇄교 자속 증가로 인해 등가 이중 권선 변압기보다 훨씬 더 커질 것입니다.
• 중성선 연결은 1차 권선과 2차 권선 모두에 공통적이므로 두 권선 사이에 절연이 없으므로 2차 권선의 접지가 자동으로 1차 권선을 접지합니다. 이중 권선 변압기는 때때로 장비를 접지에서 분리하는 데 사용됩니다.

자동 변압기 는 유도 모터의 시동을 포함하여 송전선의 전압을 조절하는 데 사용되며 1차 대 2차 비율이 1에 가까울 때 전압을 변환하는 데 사용할 수 있습니다.

자동 변압기는 1차 권선과 2차 권선을 직렬로 연결하여 기존의 2권선 변압기로 만들 수도 있으며, 연결 방법에 따라 2차 전압이 1차 전압에 추가되거나 뺄 수 있습니다.

배리악

특정 수준의 전압 출력을 생성하는 고정 또는 탭형 2차측을 갖는 것 외에도 고정 전압 AC 공급 장치에서 가변 AC 전압을 생성하는 데 사용할 수 있는 자동 변압기 유형 배열의 또 다른 유용한 응용 프로그램이 있습니다. 이러한 유형의   가변 자동 변압기는 일반적으로 학교 및 대학의 실험실 및 과학 실험실에서 사용되며 Variac 으로 더 일반적으로 알려져 있습니다 .

가변 자동 변압기 또는 variac의 구성은 고정 유형과 동일합니다. 적층 자기 코어를 감싸는 단일 1차 권선은 자동 변압기에서와 같이 사용되지만 미리 결정된 태핑 지점에 고정되는 대신 2차 전압이 카본 브러시를 통해 태핑됩니다.

이 카본 브러시는 1차 권선의 노출된 부분을 따라 회전하거나 미끄러지도록 허용되어 필요한 전압 수준을 공급하면서 움직일 때 접촉합니다.

그런 다음 가변 자동 변압기에는 2차 권선 길이를 제어하는 ​​1차 권선을 위아래로 미끄러지는 카본 브러시 형태의 가변 탭이 포함되어 있으므로 2차 출력 전압은 1차 공급 전압 값에서 0V까지 완전히 가변적입니다.

가변 자동 변압기는 일반적으로 회전당 몇 볼트에서 몇 분의 1볼트까지 조정될 수 있는 2차 전압을 생성하기 위해 상당한 수의 1차 권선으로 설계됩니다. 이는 카본 브러시 또는 슬라이더가 항상 1차 권선의 한 번 이상의 회전과 접촉하기 때문에 달성됩니다. 1차 코일 회전은 길이를 따라 균일한 간격으로 배치됩니다. 그러면 출력 전압은 각회전에 비례하게 됩니다.

가변 단권 변압기

 

variac이 부하에 대한 전압을 0에서 정격 공급 전압까지 원활하게 조정할 수 있음을 알 수 있습니다. 공급 전압이 1차 권선의 특정 지점에서 탭되면 잠재적으로 출력 2차 전압이 실제 공급 전압보다 높을 수 있습니다. 가변 자동 변압기는 조명을 어둡게 하는 데에도 사용할 수 있으며 이러한 유형의 응용 분야에 사용될 경우 "조광기"라고도 합니다.

Variac은 가변 AC 공급 장치를 제공하는 데 사용할 수 있으므로 전기 및 전자 작업장과 실험실에서도 매우 유용합니다. 그러나 오류 상태에서 2차 단자에 더 높은 공급 전압이 존재하지 않도록 적절한 퓨즈 보호를 사용하여 주의를 기울여야 합니다.

자동 변압기는 기존의 이중 권선 변압기에 비해 많은 장점을 가지고 있습니다. 일반적으로 동일한 VA 등급에 대해 더 효율적이고 크기가 더 작으며 구성에 구리가 덜 필요하므로 동일한 VA 등급의 이중 권선 변압기에 비해 비용이 저렴합니다. 또한 코어 및 구리 손실 I 2 R은 저항 및 누설 리액턴스가 적기 때문에 더 낮아 등가의 2권선 변압기보다 뛰어난 전압 조절이 가능합니다.

변압기 에 대한 다음 튜토리얼에서는 코어 주위에 기존의 1차 권선이 감겨 있지 않은 또 다른 변압기 설계를 살펴보겠습니다. 이러한 유형의 변압기는 일반적으로 변류기( Current Transformer) 라고 불리며 전류계 및 기타 전력 표시기에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.