변압기는 전력 시스템에서 가장 잘 알려진 장비입니다. 그것들은 크고 독특하며 원칙적으로 단순하지만 유지 관리가 많이 필요하므로 '케이블'보다 훨씬 더 튼튼해 보입니다. 전력망 다이어그램에서 변압기는 백본 노드와 같고 다른 장비는 연결 역할을 합니다.

이 기사에서는 변압기의 구성 요소, 원리, 기능, 분류 및 응용 시나리오를 소개합니다.

1.변압기의 구성

변압기는 주로 코어와 권선으로 구성됩니다.

코어는 변압기의 자기회로 역할을 하고, 권선은 에나멜{0}} 코팅된 전선을 일정 수만큼 감아 만든 전기 회로 부품입니다.

전원에 연결된 것을 1차 권선이라고 하며 1차 코일이라고도 합니다. 부하에 연결된 것을 2차 권선(2차 코일이라고도 함) 또는 2차 측 권선이라고 합니다.

코어 구조의 기본 형태는 하트-형 코어 유형과 쉘 유형이 있습니다.

• 하트-모양의 코어 변압기

코어-형 변압기의 열은 권선으로 둘러싸여 있습니다. 간단히 말하면, 권선이 코어를 둘러싸므로 구조가 상대적으로 간단하고 조립 및 절연이 더 쉽습니다. 이것이 바로 변압기가 코어-형 구조를 사용하는 이유입니다.

• 쉘-형 변환기

쉘{0}}형 변압기에서는 코어가 권선을 둘러쌉니다. 쉘-형 변압기는 기계적 강도가 높고 모서리가 돌출되어 있지만 제조 공정이 복잡하고 재료가 더 많이 필요합니다. 일반적으로 저전압, 고-전류 변압기 또는 소형-용량 전력 변압기에만 사용됩니다.

2. 변압기의 기본 작동 원리

변압기는 전자기 유도 원리를 기반으로 작동합니다.

적절한 AC 전원 공급 장치가 1차 권선의 양쪽 끝에 연결되면 공급 전압 u의 작용 하에₁, AC 전류 i₀ 1차 권선을 통해 전류가 흐르고 1차 권선에 기자력이 발생합니다. 이는 코어에서 교류 자속 ψ을 여기시킵니다. 이 교번 자속 ψ는 1차 권선과 2차 권선을 모두 연결합니다. 전자기 유도의 법칙에 따라 유도 기전력 e₁그리고 전자₂1차 권선과 2차 권선에서 각각 생성됩니다. 유도 기전력 e의 영향을 받아₂, 2차 권선은 부하에 전력을 공급하여 에너지 전달을 달성할 수 있습니다.

1차 권선과 2차 권선의 유도 기전력 비율은 1차 권선과 2차 권선의 권선 수 비율과 같습니다. 유도 기전력 e의 크기₁1차 측의 인가 전압 u에 가깝습니다.₁1차 측에서는 유도 기전력의 크기 e를₂2차측의 출력 전압 u에 가깝습니다.₂2차측에.

따라서 단순히 1차 권선이나 2차 권선의 감은 수를 1~2회만 변경하면 출력 전압 u는₂조정될 수 있습니다. 이는 전자기 유도 원리를 사용하여 한 전압 레벨의 AC 전원을 동일한 주파수이지만 전압 레벨이 다른 AC 전원으로 변환하는 변압기의 기본 작동 원리입니다.

2.트랜스포머의 기본 기능

변압기의 기본 기능에는 전압 변환, 전류 변환, 임피던스 변환, 절연 및 전압 조정이 포함됩니다.

전압 변환: 변압기는 다양한 전기 요구 사항을 충족하기 위해 교류 전압을 높이거나 낮출 수 있습니다. 예를 들어, 승압 변압기는 송전 중 에너지 손실을 줄이기 위해 발전소의 전압을 높이는 데 사용되며, 강압 변압기는 고전압을 안전한 사용 전압으로 낮추는 데 사용됩니다.

전류 변환: 전압을 변경하면 변압기도 이에 따라 전류를 변경합니다. 전력 보존의 법칙에 따르면 전압이 증가하면 전류는 감소하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이러한 특성으로 인해 변압기는 전류 부하를 효과적으로 관리할 수 있으므로 전력 전송에서 매우 중요합니다.

임피던스 변환: 변압기는 회로의 임피던스를 변경하여 다양한 부하 조건에 더 적합하게 만들 수 있습니다. 이는 신호 전송 효율을 향상시킬 수 있으므로 오디오 장비 및 기타 전자 장치에서 특히 중요합니다.

절연: 변압기는 전기 절연을 제공하여 장비와 사용자의 안전을 보호할 수 있습니다. 이러한 절연을 통해 고전압으로 인해 저전압 장비가 손상되는 것을 방지하여 장비의 안전한 작동을 보장할 수 있습니다.

전압 조정: 특정 유형의 변압기(예: 포화 리액터)를 전압 조정에 사용할 수 있어 전압 안정성을 유지하고 전력 시스템의 신뢰성과 안정성을 보장합니다.

4. 변압기의 분류

4.1용량에 따른 분류

• 소형 변압기: 10KV 미만의 전압, 1~500KVA 사이의 용량.

• 중소형 변압기:{0}}전압 35kV 이하, 용량 630~6300kVA.

• 대형 변압기: 전압 110kV 이하, 용량 8000~63000kVA.

4.2용도에 따른 분류

• 전력 변압기: 송전 및 배전 시스템의 승압, 강압, 배전 및 상호 연결에 사용되거나 특히 발전소 및 변전소의 변압기로 사용됩니다.

• 계기용 변압기: 계기용 변압기, 변류기 등 계측기 및 계전기 보호 장치에 사용됩니다.

• 전원 변압기 : 일반 기계 장비의 제어 전원 공급 장치, 조명 및 표시기에 사용됩니다.

• 전자 변압기: 스위치-모드 전원 공급 장치, 오디오, 펄스 및 임피던스 매칭과 같은 전자 회로에 사용됩니다.

• 테스트 변압기: 전기 장비에 대한 고전압 테스트를 수행하기 위해 고전압을 생성할 수 있습니다.-

• 특수 변압기: 전기로 변압기, 정류 변압기, 전압 조정 변압기 등

4.3변압기 권선의 상 수에 따라 분류

• 단상-변압기: 단상 부하 및 3상-변압기 뱅크에 사용됩니다.

• 3상-변압기: 3상 시스템에서 전압을 높이거나 낮추는 데 사용됩니다.-

4.4변압기 냉각방식에 따른 분류

• 건식-형 변압기: 공기 대류에 의해 냉각되며 일반적으로 지역 조명 및 전자 회로와 같은 소용량 변압기에 사용됩니다.-

• 유-침지 변압기: 변압기 오일을 절연 및 냉각 매체로 사용하고 코어와 권선이 절연 오일에 완전히 잠겨 있는 변압기입니다.

4.5변압기 권선 결선 방식에 따른 분류

• 이중-권선 변압기: 전력 시스템의 두 전압 레벨을 연결하는 데 사용됩니다.

• 3개-권선 변압기: 일반적으로 전력 시스템의 지역 변전소에서 3개의 전압 레벨을 연결하는 데 사용됩니다.

• 자동 변압기: 1차 권선과 2차 권선이 하나로 결합되어 서로 다른 전압의 전력 시스템을 연결하는 데 사용됩니다. 또한 일반 승압 또는 승압-변압기로도 사용할 수 있습니다.

4.6변압기 동작주파수에 따른 분류

• 전원 주파수 변압기: 작동 주파수는 50Hz 또는 60Hz입니다.
• 중간 주파수 변압기: 작동 주파수는 400-1000Hz입니다.
• 오디오 주파수 변환기: 작동 주파수는 20Hz-20kHz입니다.

• 초음속 주파수 변압기: 작동 주파수는 20kHz 이상이며 일반적으로 100kHz를 초과하지 않습니다.

• 고주파{0}}고주파 변압기: 작동 주파수 범위가 20Hz에서 100kHz 이상인 변압기.

5. 변압기의 응용 시나리오

5.1전원 시스템

• 발전소: 변압기는 발전기에서 생성된 전압을 전력망으로 전송하기 위해 승압하는 데 사용되며, 이를 통해 장거리 전기 전송이 가능해집니다.-

• 변전소: 변전소에서 변압기는 다양한 전기 장비의 요구 사항을 충족하기 위해 고전압 전기를 저전압 전기로 변환합니다-. 동시에 변압기는 무효 전력 보상 및 전압 조정과 같은 기능도 수행하여 전력 시스템의 안정적인 작동을 보장합니다.

• 송전선: 송전선에서 변압기는 에너지 손실을 줄이기 위해 전압을 높이는 데 사용되며 효율적인 장거리 전기 전송을 달성합니다.-

5.2민간 부문

• 가정용 전기: 전력 변압기는 고-전압 전기를 가정용으로 적합한 저전압- 전기로 변환하여 거주자의 정상적인 전기 소비를 보장합니다.

• 배터리 충전: 노트북, 휴대폰, 전기 자동차 등 이러한 장치를 작동하려면 배터리가 필요하며, 배터리를 충전하려면 변압기가 필요합니다. 변압기의 주요 기능은 전압을 조절하고 누설 전류 또는 서지 전류가 장치를 통과하는 것을 방지하는 것입니다.

5.3통신분야

통신 변압기는 통신 회로의 품질과 상태를 조절하기 위해 전화 단자 회로 및 간선 제품에 사용됩니다. 또한 통신 변압기는 케이블 모뎀, 네트워크 카드, 허브, xDSL 광대역 통신 장비, 스위치, 광섬유 트랜시버, 라우터, 임베디드 시스템 및 VoIP 네트워크 통신 장치에 널리 사용됩니다.

5.4기타 특수 용도

• 오디오 장비: 오디오 변압기는 일반적으로 회로를 통해 흐르는 신호에 대한 절연을 제공하고 소스와 부하의 임피던스 값을 일치시키는 데 사용됩니다. 또한 원하지 않거나 잡음이 많은 신호를 제거하고 입력 신호를 필터링할 수도 있습니다. 이러한 유형의 변압기는 가청 범위 내의 신호, 즉 20Hz에서 20kHz 사이의 주파수를 갖는 신호를 처리하도록 특별히 설계되었습니다.

• 측정 장비: 전류 측정기, 전압 측정기 및 기타 다양한 측정 도구 및 장치는 일반적으로 일반 작동을 위해 변압기를 사용합니다. 예를 들어, 전류 변환기 측정은 측정 장치를 회로의 나머지 부분과 분리하고 큰 전류를 전류계에 공급하기 전에 최적의 값으로 억제하거나 낮추어 회로에 필요한 안전을 제공합니다.

• 정류: 정류 변압기는 모터 제어, 광산, 전기로, R&D 실험실, 고전압 DC 송전 등을 포함한 응용 분야를 통해 AC를 DC로 변환할 수 있습니다.{0}}