변압기는 전자기 유도 원리를 이용하여 교류 전압을 변환하는 장치입니다. 주요 구성 요소로는 1차 코일, 2차 코일 및 철심이 있습니다.
전자 분야에서는 변압기를 자주 볼 수 있는데, 가장 흔한 것은 전원 공급 장치에서 전압 변환 및 절연 용도로 사용됩니다.
요약하자면, 1차 코일과 2차 코일의 전압비는 1차 코일과 2차 코일의 권선비와 같습니다. 따라서 다른 전압을 출력하려면 코일의 권선비를 변경하면 됩니다.
변압기는 작동 주파수에 따라 크게 저주파 변압기와 고주파 변압기로 나눌 수 있습니다. 예를 들어, 일상생활에서 사용하는 교류 전력의 주파수는 50Hz입니다. 이 주파수에서 작동하는 변압기를 저주파 변압기라고 합니다. 고주파 변압기의 작동 주파수는 수십 kHz에서 수백 kHz에 이릅니다.
고주파 변압기의 부피는 동일한 출력 전력을 가진 저주파 변압기의 부피보다 훨씬 작습니다.
변압기는 전력 회로에서 비교적 큰 부품입니다. 출력 전력을 확보하면서 크기를 줄이려면 고주파 변압기를 사용해야 합니다. 따라서 고주파 변압기는 스위칭 전원 공급 장치에 사용됩니다.
고주파 변압기와 저주파 변압기의 작동 원리는 동일하며, 둘 다 전자기 유도 원리를 기반으로 합니다. 다만, 재료 측면에서 "코어"에 사용되는 재료가 다릅니다.
저주파 변압기의 철심은 일반적으로 여러 장의 규소강판을 적층하여 만드는 반면, 고주파 변압기의 철심은 페라이트와 같은 고주파 자성 재료로 구성됩니다. (따라서 고주파 변압기의 철심을 일반적으로 자심이라고 부릅니다.)
직류 안정화 전압 전원 공급 회로에서 저주파 변압기는 정현파 신호를 전송합니다.
스위칭 전원 공급 회로에서 고주파 변압기는 고주파 펄스 구형파 신호를 전송합니다.
정격 출력에서 변압기의 출력 전력과 입력 전력의 비율을 변압기의 효율이라고 합니다. 변압기의 출력 전력이 입력 전력과 같을 때 효율은 100%입니다. 하지만 실제로 변압기에는 동손과 철손이 발생하기 때문에 이러한 변압기는 존재하지 않습니다. 변압기는 필연적으로 손실을 갖습니다.
구리 손실이란 무엇인가요?
변압기 코일은 일정한 저항을 가지고 있기 때문에 전류가 코일을 통과할 때 에너지의 일부는 열로 변환됩니다. 변압기 코일은 구리선으로 감겨 있으므로 이러한 손실을 구리 손실이라고도 합니다.
철분 손실이란 무엇인가요?
변압기의 철손은 크게 히스테리시스 손실과 와전류 손실 두 가지로 나뉩니다. 히스테리시스 손실이란 교류 전류가 코일을 통과할 때 자기력선이 발생하여 철심을 통과하고, 철심 내부의 분자들이 서로 마찰하면서 열이 발생하여 전기 에너지의 일부를 소모하는 것을 말합니다. 자기력선이 철심을 통과하면서 철심에는 유도 전류가 발생하는데, 이 전류가 소용돌이치듯 흐르기 때문에 와전류라고도 하며, 와전류 손실 또한 전기 에너지의 일부를 소모합니다.
게시 시간: 2022년 12월 27일
