다중 2차 변압기
변압기는 매우 다재다능한 장치입니다. 상호 인덕터 간 에너지 전달의 기본 개념은 단일 1차 코일과 단일 2차 코일 간에 충분히 유용하지만 변압기는 두 세트의 권선으로만 만들 필요는 없습니다. 이 변압기 회로를 고려해 보세요.
여러 개의 2차측을 갖춘 변압기는 여러 가지 출력 전압을 제공합니다.
여기서, 3개의 인덕터 코일은 공통 자기 코어를 공유하여 자기적으로 "결합"하거나 "연결"합니다. 단일 쌍의 상호 인덕터에서 볼 수 있는 권선 회전 비율과 전압 비율의 관계는 여러 쌍의 코일에 대해서도 여전히 유효합니다.
위와 같은 변압기(1차 권선 1개, 2차 권선 2개)를 조립하는 것은 매우 가능하며, 여기서 2차 권선 하나는 강압 변압기이고 다른 하나는 승압 변압기입니다.
사실, 이러한 변압기 설계는 진공관 전원 공급 회로에서 꽤 일반적이었는데, 진공관의 필라멘트에 낮은 전압(일반적으로 6~12볼트)을 공급하고 진공관 판에 높은 전압(수백 볼트)을 공칭 1차 전압 110볼트 AC로 공급해야 했습니다.
이러한 변압기를 사용하면 완전히 다른 크기의 전압과 전류가 가능할 뿐만 아니라 모든 회로는 서로 전기적으로 절연됩니다.
1차권선 1개, 2차권선 5개로 구성된 6개의 권선으로 구성된 다중권선 변압기의 사진입니다.
위 그림의 변압기는 진공관을 사용하는 전자 시스템에 필요한 고전압과 저전압을 모두 공급하기 위한 것입니다 . 저전압은 진공관의 필라멘트에 전원을 공급하는 데 필요한 반면, 고전압은 각 튜브의 플레이트와 캐소드 소자 사이의 전위차를 생성하는 데 필요합니다.
여러 권선이 있는 변압기 하나로 단일 115V 전원에서 필요한 모든 전압 레벨을 우아하게 공급할 수 있습니다. 이 변압기의 전선(15개!)은 보이지 않게 숨겨져 있어 사진에 표시되지 않습니다.
2차 회로 간의 전기적 절연이 그다지 중요하지 않은 경우 아래 그림과 같이 길이를 따라 여러 지점에서 단일 2차 권선을 "탭핑"하여 비슷한 효과를 얻을 수 있습니다.
단일 탭 2차측은 여러 전압을 제공합니다.
다극 스위치 변압기
탭은 권선의 끝 사이에 있는 어느 지점에서 만들어진 와이어 연결에 불과합니다. 놀랍지 않게도 일반 변압기의 권선 턴/전압 크기 관계는 권선의 모든 탭 세그먼트에 적용됩니다. 이 사실을 활용하여 여러 비율을 가질 수 있는 변압기를 생산할 수 있습니다.
스위치를 사용하여 다양한 전압 중 하나를 선택하는 탭형 2차측.
가변 변압기
와인딩 탭의 개념을 더 확장하면, 우리는 "가변 변압기"를 얻게 되는데, 여기서 슬라이딩 접점은 노출된 2차 와인딩의 길이를 따라 이동하여 길이를 따라 어느 지점에서나 연결할 수 있습니다. 그 효과는 와인딩의 모든 턴에 와인딩 탭이 있고 모든 탭 위치에 극이 있는 스위치가 있는 것과 같습니다.
2차측의 슬라이딩 접점은 2차 전압을 지속적으로 변화시킵니다.
가변 변압기의 한 소비자 응용 분야는 모델 열차 세트, 특히 1950년대와 1960년대 열차 세트의 속도 제어입니다. 이러한 변압기는 본질적으로 스텝 다운 장치였으며, 2차 권선에서 얻을 수 있는 최고 전압은 110~120V AC의 1차 전압보다 상당히 낮았습니다.
가변 스윕 접점은 전력 낭비가 거의 없는 간단한 전압 제어 수단을 제공하며, 가변 저항기를 이용한 제어보다 훨씬 효율적입니다 !
이동 슬라이드 접점은 대형 산업용 전력 변압기 설계에 사용하기에는 너무 비실용적이지만, 다중극 스위치와 권선 탭은 전압 조정에 일반적입니다. 전력 시스템에서는 수개월 또는 수년에 걸친 부하의 변화에 대처하기 위해 주기적으로 조정해야 하며, 이러한 스위칭 회로는 편리한 수단을 제공합니다.
일반적으로 이러한 "탭 스위치"는 전부하 전류를 처리하도록 설계되지 않았으며 변압기에 전원이 공급되지 않을 때(전원 없음)에만 작동해야 합니다.
자동 변압기
변압기 권선을 탭하여 여러 권선에 해당하는 것을 얻을 수 있다는 점을 감안할 때(비록 권선 사이의 전기적 절연이 손실되더라도), 전기적 절연을 완전히 포기하고 단일 권선에서 변압기를 만드는 것이 가능하다는 것은 말이 됩니다. 실제로 이것은 가능하며, 그 결과 생성된 장치를 자동 변압기 라고 합니다 .
이 자동변압기는 단일 탭 권선으로 전압을 높여서 구리를 절약하고 절연을 희생합니다.
위에 묘사된 자동 변압기는 전압 승압 기능을 수행합니다. 스텝다운 자동 변압기는 아래 그림과 비슷할 것입니다.
이 자동변압기는 단일 구리 절약형 탭 권선을 사용하여 전압을 낮춥니다.
자동변압기는 부하 전압을 약간 높이거나 낮추어야 하는 응용 분야에서 널리 사용됩니다.
일반(절연) 변압기를 사용하는 대안은 작업에 적합한 1차/2차 권선 비율을 사용하거나 2차 권선을 직렬 보조("부스팅") 또는 직렬 반대("버킹") 방식으로 연결하여 스텝 다운 구성을 사용하는 것입니다.
1차, 2차, 부하 전압은 이것이 어떻게 작동하는지 보여주기 위해 제공됩니다.
자동 변압기 구성
첫째, "부스팅" 구성입니다. 아래 그림에서 2차 코일의 극성은 전압이 1차 전압에 직접 더해지도록 배향되어 있습니다.
일반 변압기는 회선 전압을 높이기 위해 자동 변압기로 배선됩니다.
다음은 "버킹" 구성입니다. 아래 그림에서 2차 코일의 극성은 전압이 1차 전압에서 직접 빼도록 배향되어 있습니다.
일반 변압기는 라인 전압을 낮추기 위해 자동 변압기로 배선됩니다.
자동변압기의 가장 큰 장점은 동일한 승압이나 강압 기능을 단일 권선으로 얻을 수 있어 1차 권선과 2차 권선을 모두 갖춘 일반 (절연) 변압기보다 제조 비용이 저렴하고 가볍다는 점입니다.
바리악 가변 자동 변압기
일반 변압기와 마찬가지로 자동 변압기 권선은 비율의 변화를 제공하기 위해 탭핑될 수 있습니다. 또한, 길이를 따라 어느 지점에서나 권선을 탭핑하기 위해 슬라이딩 접촉으로 연속적으로 가변될 수 있습니다.
후자의 구성은 Variac이라는 이름을 얻을 만큼 인기가 많습니다 . (아래 그림)
바리악은 슬라이딩 탭이 달린 자동 변압기입니다.
벤치탑용 소형 가변저항은 전자 실험가들에게 인기 있는 장비로, 손잡이를 간단히 돌려서 가정용 AC 전압을 폭넓고 정밀하게 조절할 수 있다(때로는 너무 높일 수도 있다).
검토:
- 변압기는 단일 1차 및 단일 2차 권선 쌍 이상을 장착할 수 있습니다. 이를 통해 동일한 장치에서 여러 승압 및/또는 강압 비율을 사용할 수 있습니다.
- 변압기 권선도 "탭핑"될 수 있습니다. 즉, 여러 지점에서 교차하여 단일 권선을 여러 섹션으로 분할할 수 있습니다.
- 가변 변압기는 권선의 길이를 따라 움직이는 가동 암을 제공하여 길이를 따라 어느 지점에서나 권선과 접촉함으로써 만들 수 있습니다. 물론 권선은 암이 움직이는 부분에서 맨살(절연 없음)이어야 합니다.
- 자동변압기는 변압기처럼 전압을 높이거나 낮추는 데 사용되는 단일 탭 인덕터 코일이지만, 전기적 절연은 제공하지 않습니다.
- Variac 은 가변 자동 변압기입니다.