전도성 코어 주위에 감긴 인덕터의 동작
절연선 코일을 강자성체 루프 주위에 감고 이 코일에 AC 전압원을 공급한다고 가정해 보자 . (아래 그림(a))
강자성 루프의 절연 권선에는 유도 리액턴스가 있어 AC 전류가 제한됩니다.
인덕터 로서 , 우리는 이 철심 코일이 유도 리액턴스로 인가된 전압에 반대하여 방정식에서 예측한 대로 코일을 통과하는 전류를 제한할 것으로 예상합니다.
X L = 2πfL이고 I=E/X(또는 I=E/Z)
하지만 이 예시의 목적을 위해서는 장치의 전압, 전류, 자속의 상호 작용을 더 자세히 살펴볼 필요가 있습니다.
키르히호프의 전압 법칙은 루프의 모든 전압의 대수 합이 0이 되어야 하는 방식을 설명합니다. 이 예에서 우리는 이 전기의 기본 법칙을 적용하여 소스와 인덕터 코일의 각 전압을 설명할 수 있습니다.
여기에서와 같이 단일 소스, 단일 부하 회로에서 부하에 걸리는 전압 강하는 소스에서 공급되는 전압과 같아야 하며, 연결 전선의 저항과 함께 전압 강하가 0이라고 가정합니다.
즉, 부하(인덕터 코일)는 소스 전압과 균형을 이루고 0의 대수 루프 전압 합을 생성하기 위해 소스와 크기가 같은 반대 전압을 생성해야 합니다.
이 반대 전압은 어디에서 발생합니까? 부하가 저항기라면(위 그림(b)), 전압 강하는 전기 에너지 손실, 저항을 통해 흐르는 전하 캐리어의 "마찰"에서 비롯됩니다.
완벽한 인덕터(코일 와이어에 저항 없음)의 경우, 반대 전압은 다른 메커니즘, 즉 철심의 변화하는 자속에 대한 반응 에서 나옵니다. AC 전류가 변하면 자속 Φ가 변합니다. 자속을 바꾸면 역기전력이 유도됩니다.
전압, 전류 및 자속의 관계
마이클 패러데이는 이 방정식을 통해 자속(Φ)과 유도 전압 사이의 수학적 관계를 발견했습니다.
와이어 코일에 걸리는 순간 전압(특정 순간에 강하되는 전압)은 코어(N) 주위의 코일의 권선 수에 코일과 연결되는 자속의 순간 변화율(dΦ/dt)을 곱한 것과 같습니다.
그래프(아래 그림)에서 이는 사인파 집합으로 나타납니다(사인파 전압 소스 가정). 플럭스파는 전압파보다 90° 뒤떨어져 있습니다.
자속은 전류와 마찬가지로 인가 전압보다 90° 지연됩니다.
이것이 인덕터를 통과하는 교류 전류가 인가된 전압 파형보다 90° 지연되는 이유입니다. 이는 인가된 전압과 동상인 반대 전압을 생성하는 변화하는 자기 플럭스를 생성하는 데 필요하기 때문입니다.
이 전류는 코어에 자화력(mmf)을 제공하는 기능 때문에 자화 전류 라고도 합니다 .
철심 인덕터를 통과하는 전류는 철의 비선형 B/H 자화 곡선으로 인해 완벽한 사인파(사인파 모양)가 아니라는 점을 언급해야 합니다.
사실, 인덕터가 가능한 한 적은 철을 사용하여 저렴하게 제작되면 자속 밀도가 높은 수준(포화에 가까워짐)에 도달하여 아래 그림과 비슷한 자화 전류 파형이 생성될 수 있습니다.
자속 밀도가 포화에 접근함에 따라 자화 전류 파형이 왜곡됩니다.
강자성 물질이 자속 포화에 접근하면, 자기장 플럭스(Φ)를 동일하게 증가시키기 위해 비례적으로 더 큰 자기장 힘(mmf)이 필요합니다.
mmf는 자화 코일을 통과하는 전류에 비례하기 때문에(mmf = NI, 여기서 "N"은 코일의 와이어 권선 수이고 "I"는 코일을 통과하는 전류) 플럭스의 필요한 증가를 공급하는 데 필요한 mmf의 큰 증가로 인해 코일 전류가 크게 증가합니다.
따라서 왜곡되지 않은 플럭스 파형을 유지하기 위해 피크에서 코일 전류가 극적으로 증가하며, 위 그림에서 전류 파형의 종모양 반주기가 나타납니다.
흥미로운 전류와 그 효과
상황은 철심 내부의 에너지 손실로 인해 더욱 복잡해집니다. 히스테리시스와 와전류의 효과는 전류 파형을 더욱 왜곡하고 복잡하게 만들어, 사인파를 더욱 덜 만들고 위상을 변경하여 적용된 전압 파형보다 90°보다 약간 뒤떨어지게 합니다.
코어의 모든 자기적 효과(dΦ/dt 자화와 히스테리시스 손실, 와전류 손실 등)의 총합으로 발생하는 이 코일 전류를 여자 전류 라고 합니다 .
철심 인덕터의 여기 전류 왜곡은 매우 낮은 플럭스 밀도에 맞게 설계되고 작동하면 최소화될 수 있습니다. 일반적으로 이를 위해서는 단면적이 큰 코어가 필요한데, 이는 인덕터를 부피가 크고 비싸게 만드는 경향이 있습니다.
그러나 단순화를 위해, 우리의 예시 코어는 포화 상태와 거리가 멀고 손실이 전혀 없다고 가정하겠습니다. 즉, 완벽한 사인파 형태의 여자 전류가 생성됩니다.
인덕터 장에서 이미 살펴본 것처럼 전압 파형과 위상이 90° 어긋난 전류 파형은 전력이 교대로 흡수되고 인덕터에 의해 회로로 반환되는 조건을 생성합니다.
인덕터가 완벽하다면(와이어 저항이 없고, 자기 코어 손실이 없고 등) 전력 소모가 없습니다.
이제 같은 인덕터 장치를 고려해 보겠습니다. 다만 이번에는 같은 철심 주위에 두 번째 코일(아래 그림)이 감겨 있습니다. 첫 번째 코일은 1차 코일로 표시되고 두 번째 코일은 2차 코일 로 표시됩니다 .
1차 코일(AC 구동)과 2차 코일을 갖춘 강자성 코어입니다.
상호 유도
이 2차 코일이 1차 코일과 같은 자속 변화를 겪고(공통 코어를 통한 자속의 완벽한 봉쇄를 가정할 때 그래야 함) 코어 주위에 같은 수의 권선을 가지면, 인가된 전압과 동일한 크기와 위상을 갖는 전압이 길이를 따라 유도됩니다.
다음 그래프(아래 그림)에서는 유도 전압 파형이 소스 전압 파형보다 약간 더 작게 그려져 있어 단순히 두 파형을 구별하기 위한 것입니다.
개방 회로 2차는 1차와 동일한 플럭스 Φ를 봅니다. 따라서 유도 2차 전압 e s 는 1차 전압 e p 와 동일한 크기와 위상입니다 .
이 효과를 상호 인덕턴스 라고 합니다 . 다른 코일의 전류 변화에 대한 응답으로 한 코일에 전압이 유도되는 것입니다. 일반적인 (자기) 인덕턴스와 마찬가지로 헨리 단위로 측정되지만 일반적인 인덕턴스와 달리 문자 "L"이 아닌 대문자 "M"으로 기호화됩니다.
2차 코일은 개방 회로이므로 전류가 존재하지 않습니다. 그러나 부하 저항을 연결하면 교류 전류가 유도 전압과 동상으로 코일을 통과합니다(저항을 통과하는 전압과 전류는 항상 서로 동상이기 때문입니다). (아래 그림)
2차측 저항 부하는 전압과 전류가 동상입니다.
처음에는 이 2차 코일 전류가 코어에 추가 자속을 발생시킬 것으로 예상할 수 있습니다. 사실 그렇지 않습니다. 코어에 더 많은 자속이 유도되면 1차 코일에 더 많은 전압이 유도됩니다(e = dΦ/dt임을 기억하세요).
이는 키르히호프의 전압 법칙에 따라 인가된 전압과 균형을 이루기 위해 1차 코일의 유도 전압이 동일한 크기와 위상을 유지해야 하기 때문에 발생할 수 없습니다. 결과적으로 코어의 자속은 2차 코일 전류의 영향을 받을 수 없습니다.
하지만 변화 하는 것은 자기 회로의 mmf 양입니다.
자기기동력
자기기동력은 전류가 전선을 통해 흐를 때마다 생성됩니다. 일반적으로 이 mmf는 mmf=ΦR "자기 옴의 법칙" 방정식에 따라 자속을 동반합니다.
하지만 이 경우에는 추가적인 플럭스가 허용되지 않으므로 2차 코일의 mmf가 존재할 수 있는 유일한 방법은 크기가 같고 위상이 반대인 반작용 mmf가 1차 코일에 의해 생성되는 경우입니다.
실제로 이런 일이 발생합니다. 1차 코일에서 2차 코일의 전류와 180° 위상이 다른 교류가 형성되어 이러한 반대 작용의 mmf가 생성되고 추가적인 코어 플럭스가 방지됩니다.
위상 관계를 명확히 하기 위해 극성 표시와 전류 방향 화살표가 그림에 추가되었습니다. (아래 그림)
플럭스는 부하가 가해지면 일정하게 유지됩니다. 그러나 부하된 2차측에 의해 반대 작용 mmf가 생성됩니다.
이 과정이 약간 혼란스럽다면 걱정하지 마십시오. 변압기 역학은 복잡한 주제입니다. 이해하는 것이 중요한 것은 다음과 같습니다. 1차 코일에 AC 전압이 가해지면 코어에 자속이 생성되어 소스 전압과 동상인 2차 코일에 AC 전압이 유도됩니다.
부하에 전력을 공급하기 위해 2차 코일을 통해 흐르는 모든 전류는 1차 코일에 해당 전류를 유도하여 전원에서 전류를 끌어옵니다.
상호 인덕턴스와 변압기
1차 코일이 AC 전압원에 대하여 부하처럼 작동하는 방식과, 2차 코일이 저항에 대하여 전원처럼 작동하는 방식에 주목하세요.
에너지가 단순히 1차 코일 회로에서 번갈아 흡수되고 반환되는 것이 아니라, 에너지는 이제 2차 코일에 결합 되어 소산(에너지 소모) 부하에 전달됩니다. 소스가 "알고 있는" 한, 저항기에 직접 전력을 공급합니다.
물론, 인가된 전압보다 90° 지연된 추가적인 1차 코일 전류도 있는데, 이는 전원에 대한 평형을 이루기 위해 필요한 전압( 여자 전류 )을 생성하기 위해 코어를 자화시키기에 충분합니다.
우리는 이런 종류의 장치를 변압기라고 부르는데 , 전기 에너지를 자기 에너지로 변환한 다음 다시 전기 에너지로 변환하기 때문입니다. 그 작동은 두 개의 고정 코일 사이의 전자기 유도와 크기와 "극성"이 변하는 자속에 따라 달라지기 때문에 변압기는 반드시 AC 장치입니다.
그 회로도 기호는 동일한 자기 코어를 공유하는 두 개의 인덕터(코일)처럼 보입니다. (아래 그림)
변압기의 회로도 기호는 선으로 구분된 두 개의 인덕터 기호로 구성되며, 이는 강자성 코어를 나타냅니다.
두 개의 인덕터 코일은 위의 기호에서 쉽게 구별됩니다. 수직선 쌍은 두 인덕터에 공통인 철심을 나타냅니다. 많은 변압기가 강자성 코어 재료를 가지고 있지만, 일부 변압기는 그렇지 않은데, 구성 인덕터가 공기를 통해 자기적으로 연결되어 있기 때문입니다.
다음 사진은 가스 방전 조명에 사용되는 유형의 전력 변압기를 보여줍니다. 여기서 두 개의 인덕터 코일이 철심 주위에 감겨 있는 것을 명확하게 볼 수 있습니다. 대부분의 변압기 설계가 보호를 위해 코일과 코어를 금속 프레임으로 둘러싼 반면, 이 특정 변압기는 볼 수 있도록 열려 있어 설명 목적을 잘 충족합니다(아래 그림):
가스 방전 조명 변압기의 예.
1차 및 2차 권선
두 개의 와이어 코일은 구리색 바니시 절연으로 여기에서 볼 수 있습니다. 상단 코일은 하단 코일보다 크고 코어 주위에 더 많은 "회전"이 있습니다. 변압기에서 인덕터 코일은 종종 권선 이라고 하며, 와이어가 코어 재료 주위에 감겨지는 제조 공정을 참조합니다 .
첫 번째 예에서 모델링한 것처럼 변압기의 전원이 공급되는 인덕터를 1차 권선이라고 하고, 전원이 공급되지 않는 코일을 2차 권선 이라고 합니다 .
다음 사진(아래 그림)에서는 변압기가 반으로 잘려 철심의 단면과 두 권선이 노출되어 있습니다. 이전에 표시된 변압기와 마찬가지로 이 장치도 서로 다른 권선 수의 1차 및 2차 권선을 사용합니다.
와이어 게이지는 1차 권선과 2차 권선 사이에서도 차이가 있는 것으로 볼 수 있습니다. 와이어 게이지의 이러한 차이에 대한 이유는 이 장의 다음 섹션에서 명확히 설명하겠습니다.
또한, 이 사진에서 철심은 단단한 조각이 아니라 여러 개의 얇은 시트(적층판)로 만들어진 것을 볼 수 있습니다. 그 이유도 이 장의 후반부에서 설명하겠습니다.
변압기의 단면을 잘라 코어와 권선을 보여줍니다.
SPICE를 사용한 간단한 변압기 동작
SPICE를 사용하면 간단한 변압기 동작을 쉽게 시연할 수 있으며 시뮬레이션된 변압기의 1차 및 2차 권선을 한 쌍의 "상호" 인덕터로 설정할 수 있습니다(아래 그림).
자기장 결합 계수는 SPICE 회로 설명의 "k" 줄 끝에 주어지며, 이 예는 거의 완벽함(1.000)에 맞춰져 있습니다. 이 계수는 두 인덕터가 얼마나 자기적으로 "연결"되어 있는지를 설명합니다. 이 두 인덕터가 자기적으로 더 잘 결합될수록 두 인덕터 사이의 에너지 전달이 더 효율적이어야 합니다.
결합 인덕터를 위한 스파이스 회로.
변신 로봇
v1 1 0 ac 10 sin
rbogus1 1 2 1e-12
rbogus2 5 0 9e12
엘1 2 0 100
l2 3 5 100
** 이 라인은 SPICE에 두 개의 인덕터를 알려줍니다.
** l1과 l2는 자기적으로 "연결"되어 있습니다.
케이 l1 l2 0.999
vi1 3 4 ac 0
rload 4 5 1k
.ac 라인 1 60 60
.print ac v(2,0) i(v1)
.print ac v(3,5) i(vi1)
.끝
참고: R 가짜 저항기는 SPICE의 특정 기벽을 충족하는 데 필요합니다. 첫 번째는 SPICE에서 허용하지 않는 전압 소스와 L 1 사이의 그렇지 않으면 연속적인 루프를 끊습니다 . 두 번째는 2차 회로에서 접지(노드 0)로 가는 경로를 제공하는데, 이는 SPICE가 접지되지 않은 회로와 함께 작동할 수 없기 때문에 필요합니다.
주파수 v(2) i(v1)
6.000E+01 1.000E+01 9.975E-03 1차 권선
주파수 v(3,5) i(vi1)
6.000E+01 9.962E+00 9.962E-03 2차 권선
두 권선에 동일한 인덕턴스(각각 100헨리)가 있는 경우 두 권선의 AC 전압과 전류는 거의 동일합니다. 1차 전류와 2차 전류의 차이는 앞서 언급한 자화 전류, 즉 코어를 자화하는 데 필요한 90° 지연 전류입니다.
여기에서 볼 수 있듯이, 일반적으로 부하에 의해 유도된 1차 전류에 비해 매우 작기 때문에 1차 전류와 2차 전류는 거의 같습니다. 여기에서 보는 것은 변압기 효율의 전형적인 예입니다.
현대의 전력 변압기 설계에서는 효율성이 95% 미만이면 좋지 않은 것으로 간주되며, 이러한 전력 전달은 움직이는 부품이나 마모될 수 있는 기타 구성 요소 없이 이루어집니다.
동일한 전압으로 더 많은 전류를 끌어내기 위해 부하 저항을 낮추면 1차 권선을 통과하는 전류가 그에 따라 증가하는 것을 볼 수 있습니다.
AC 전원이 부하 저항에 직접 연결되어 있지 않더라도(전자기적으로 "결합"되어 있음) 전원에서 인출되는 전류량은 부하가 전원에 직접 연결된 경우에 인출되는 전류량과 거의 같습니다.
부하 저항의 값에 따라 어떤 일이 일어나는지 보여주는 다음 두 가지 SPICE 시뮬레이션을 자세히 살펴보세요.
변신 로봇
v1 1 0 ac 10 sin
rbogus1 1 2 1e-12
rbogus2 5 0 9e12
엘1 2 0 100
l2 3 5 100
케이 l1 l2 0.999
vi1 3 4 ac 0
** 부하 저항 값은 200옴입니다.
rload 4 5 200
.ac 라인 1 60 60
.print ac v(2,0) i(v1)
.print ac v(3,5) i(vi1)
.끝
주파수 v(2) i(v1)
6.000E+01 1.000E+01 4.679E-02
주파수 v(3,5) i(vi1)
6.000E+01 9.348E+00 4.674E-02
1차 전류가 2차 전류를 얼마나 밀접하게 따르는지 주목하세요. 첫 번째 시뮬레이션에서 두 전류는 모두 약 10mA였지만, 지금은 둘 다 약 47mA입니다. 이 두 번째 시뮬레이션에서는 두 전류가 거의 같아졌는데, 자화 전류는 이전과 동일한 반면 부하 전류는 증가했기 때문입니다.
또한 2차 전압이 더 무거운(더 큰 전류) 부하로 인해 어떻게 감소했는지도 주목하세요. 부하 저항(15Ω) 값이 더 낮은 다른 시뮬레이션을 시도해 보겠습니다.
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rbogus1 1 2 1e-12
rbogus2 5 0 9e12
엘1 2 0 100
l2 3 5 100
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vi1 3 4 ac 0
rload 4 5 15
.ac 라인 1 60 60
.print ac v(2,0) i(v1)
.print ac v(3,5) i(vi1)
.끝
주파수 v(2) i(v1)
6.000E+01 1.000E+01 1.301E-01
주파수 v(3,5) i(vi1)
6.000E+01 1.950E+00 1.300E-01
부하 전류는 이제 0.13 암페어 또는 130 mA로, 지난번보다 상당히 높습니다. 1차 전류는 거의 동일하지만 2차 전압이 1차 전압보다 훨씬 낮아진 것을 주목하세요(1차에서 10볼트 대비 1.95볼트).
그 이유는 변압기 설계의 불완전성 때문입니다. 1차 및 2차 인덕턴스가 완벽하게 연결되지 않았기 때문에(ak 계수가 1.000 대신 0.999) "스트레이" 또는 " 누설 " 인덕턴스가 있습니다. 즉, 일부 자기장이 2차 코일과 연결되지 않아 에너지를 결합할 수 없습니다. (아래 그림)
누설 인덕턴스는 자속이 두 권선을 모두 절단하지 않기 때문에 발생합니다.
결과적으로, 이 "누설" 플럭스는 단순히 자체 인덕턴스를 통해 에너지를 저장하고 소스 회로로 반환하여 1차 및 2차 회로에서 직렬 임피던스로 효과적으로 작용합니다. 이 직렬 임피던스에서 전압이 떨어지면서 부하 전압이 감소합니다. 부하 전류가 증가함에 따라 부하 전압이 "처집니다". (아래 그림)
등가 회로 모델은 누설 인덕턴스를 "이상적인 변압기"와 무관한 직렬 인덕터로 모델링합니다.
1차 및 2차 코일 사이의 더 나은 자기 결합을 갖도록 변압기 설계를 변경하면 1차 및 2차 권선 사이의 전압 수치가 다시 동일성에 훨씬 더 가까워질 것입니다.
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엘1 2 0 100
l2 3 5 100
** 결합 계수 = 0.999 대신 0.99999
케이 l1 l2 0.99999
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.ac 라인 1 60 60
.print ac v(2,0) i(v1)
.print ac v(3,5) i(vi1)
.끝
주파수 v(2) i(v1)
6.000E+01 1.000E+01 6.658E-01
주파수 v(3,5) i(vi1)
6.000E+01 9.987E+00 6.658E-01
여기서 우리는 2차 전압이 1차 전압과 같아지고 2차 전류도 1차 전류와 같아지는 것을 볼 수 있습니다. 불행히도, 이렇게 완벽하게 결합된 실제 변압기를 만드는 것은 매우 어렵습니다.
타협적 해결책은 1차 및 2차 코일을 모두 인덕턴스가 적은 설계하는 것입니다. 이 전략은 인덕턴스가 전반적으로 적으면 주어진 자기 결합 비효율성 정도에 관계없이 문제를 일으킬 수 있는 "누설" 인덕턴스가 적어집니다. 이는 동일한(높은 전류 무거운) 부하와 동일한 결합 계수로 이상에 가까운 부하 전압을 초래합니다.
변신 로봇
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rbogus1 1 2 1e-12
rbogus2 5 0 9e12
** 인덕턴스 = 100헨리 대신 1헨리
엘1 2 0 1
엘2 3 5 1
케이 l1 l2 0.999
vi1 3 4 ac 0
rload 4 5 15
.ac 라인 1 60 60
.print ac v(2,0) i(v1)
.print ac v(3,5) i(vi1)
.끝
주파수 v(2) i(v1)
6.000E+01 1.000E+01 6.664E-01
주파수 v(3,5) i(vi1)
6.000E+01 9.977E+00 6.652E-01
인덕턴스가 적은 1차 및 2차 코일을 사용하기만 하면 이 무거운 부하(고전류)에 대한 부하 전압이 거의 이상적인 수준(9.977볼트)으로 다시 올라갔습니다. 이 시점에서 "만약 무거운 부하에서 거의 이상적인 성능을 달성하는 데 필요한 것이 인덕턴스가 적다면, 왜 커플링 효율에 대해 걱정해야 합니까?"라고 물을 수 있습니다.
완벽한 결합으로 변압기를 만드는 것이 불가능하지만, 낮은 인덕턴스로 코일을 설계하는 것은 쉬운데, 왜 모든 변압기를 낮은 인덕턴스 코일로 만들어서 자기 결합이 좋지 않아도 뛰어난 효율성을 얻지 못하는 걸까요?”
이 질문에 대한 답은 다른 시뮬레이션에서 찾을 수 있습니다. 동일한 저 인덕턴스 변압기이지만 이번에는 15Ω 대신 1kΩ의 더 가벼운 부하(더 적은 전류)를 사용합니다.
변신 로봇
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rbogus1 1 2 1e-12
rbogus2 5 0 9e12
엘1 2 0 1
엘2 3 5 1
케이 l1 l2 0.999
vi1 3 4 ac 0
rload 4 5 1k
.ac 라인 1 60 60
.print ac v(2,0) i(v1)
.print ac v(3,5) i(vi1)
.끝
주파수 v(2) i(v1)
6.000E+01 1.000E+01 2.835E-02
주파수 v(3,5) i(vi1)
6.000E+01 9.990E+00 9.990E-03
낮은 권선 인덕턴스로 1차 및 2차 전압은 거의 같아지지만 1차 및 2차 전류는 그렇지 않습니다. 이 특정 사례에서 1차 전류는 28.35mA인 반면 2차 전류는 9.990mA에 불과합니다. 1차 전류가 2차 전류보다 거의 3배 더 많습니다.
왜 그럴까요? 1차 권선의 인덕턴스가 적으면 유도성 리액턴스가 적고 결과적으로 자화 전류가 훨씬 더 큽니다. 1차 권선을 통과하는 상당한 양의 전류는 2차 권선과 부하에 유용한 에너지를 전달하기 보다는 코어를 자화하는 데만 작용합니다 .
동일한 1차 및 2차 권선을 가진 이상적인 변압기는 모든 부하 조건에서 두 권선 세트에서 동일한 전압과 전류를 나타냅니다. 완벽한 세상에서 변압기는 변압기가 전혀 없는 상태에서 부하가 1차 전원에 직접 연결된 것처럼 원활하게 1차에서 2차로 전력을 전달합니다.
그러나 이 이상적인 목표는 1차 권선과 2차 권선 사이에 자속이 완벽하게 결합 되어야만 달성할 수 있습니다 . 이를 달성하는 것이 불가능하기 때문에 변압기는 가능한 한 이상에 가깝게 작동하기 위해 특정 예상 전압 및 부하 범위 내에서 작동하도록 설계해야 합니다.
지금으로서는 변압기의 기본 작동 원리를 기억하는 것이 가장 중요합니다. 즉, 전자기 결합을 통해 1차 회로에서 2차 회로로 전력을 전달한다는 것입니다.
검토:
- 상호 인덕턴스 란 두 개 이상의 인덕터의 자속이 "연결"되어 한 코일에서 다른 코일의 전류 변화율에 비례하여 전압이 유도되는 것을 말합니다.
- 변압기 는 두 개 이상의 인덕터로 구성된 장치로, 그 중 하나는 AC로 구동되어 두 번째 인덕터에 AC 전압을 유도합니다. 두 번째 인덕터가 부하에 연결된 경우 전력은 첫 번째 인덕터의 전원에서 해당 부하로 전자기적으로 결합됩니다.
- 변압기의 전원 인덕터를 1차 권선 이라고 합니다 . 변압기의 전원이 공급되지 않는 인덕터를 2차 권선 이라고 합니다 .
- 코어의 자속(Φ)은 소스 전압 파형보다 90° 뒤떨어집니다. 이 자속을 생성하기 위해 1차 코일이 소스에서 끌어온 전류를 자화 전류 라고 하며 , 공급 전압보다 90° 뒤떨어집니다.
- 무부하 변압기의 총 1차 전류를 여자 전류 라고 하며 , 자화 전류와 코어 손실을 극복하는 데 필요한 추가 전류로 구성됩니다. 실제 변압기에서는 완벽한 사인파가 아니지만 자속 밀도가 최소로 유지되도록 변압기를 설계하고 작동하면 더욱 그럴 수 있습니다.
- 코어 플럭스는 코어 주위에 감긴 모든 코일에 전압을 유도합니다. 유도된 전압은 이상적으로 1차 권선 소스 전압과 동상이며 동일한 파형을 공유합니다.
- 부하에 의해 2차 권선을 통해 유도되는 모든 전류는 1차 권선으로 "반사"되고 소스가 비슷한 부하에 직접 전력을 공급하는 것처럼 전압 소스에서 유도됩니다.