AC 변압기가 타지 않는 이유


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AC 변압기의 작동 방식에 대해서는 거의 익숙하지 않습니다. 이 질문을 본 후 :

왜 모든 모터가 즉시 타지 않습니까?

AC 변압기와 같은 것을 생각하게했습니다.

1 차 코일은 저항이 매우 적으므로 많은 전류가 흐를 수 있습니다. 나는 저항이 변동하는 자기장에서 오는 것으로 추측 합니다. 이 올바른지? 그렇다면, 자기장이 1 차 코일로 붕괴되지 않고 2 차 코일에 의해 사용되기 때문에 2 차 코일에 부하가 가해질 때 전류가 증가한다고 가정합니다.

또한 이것은 DC 전류가 변압기에 배치되면 문제가 발생할 수 있음을 의미합니까? (즉, 매우 높은 전류)

나는 이것을 올바르게 말하고 있지 않다고 확신하므로 누군가 나를 똑바로 설 수 있기를 바라고 있습니다.

내 질문을 요약하면, 2 차 코일에 부하가 걸리지 않을 때 변압기의 1 차 코일의 동작 (전류 흐름 측면에서)은 무엇이며 2 차 코일에 부하가 걸리면 어떻게 변합니까?


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"AC"변압기는 중복입니다. 모든 변압기는 본질적으로 AC에서 작동합니다.
Olin Lathrop

@OlinLathrop 어쨌든 실온에서.
Spehro Pefhany

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@OlinLathrop "DC 전류"는 문자 그대로 중복입니다.
사무엘

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LCD 디스플레이, PIN 번호 ...이 게임이 마음에 듭니다!
John U

당신이 요구하는 것은 아니지만, 가열되어 큰 지느러미와 기름 냉각 장치가 있으며, 잘못되면 폭발 할 수 있습니다. google.co.uk/search?q=transformer+fins&tbm=isch
Pete Kirkham

답변:


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앤디는 당신에게 당신의 질문에 대한 고전적인 학문적 답변을주었습니다. 그가 말한 모든 것은 정확하지만 초보자로서 당신은 대부분을 이해할 것입니다. 간단한 설명을 해보도록하겠습니다.

변압기의 기본은 철심에 감겨 진 코일로 여러 모양 중 하나를 취할 수 있습니다. 이 1 차 권선은 저항이 매우 낮습니다. (DMM이있는 전자식 벤치 장비에 사용되는 일반적인 전력 변압기의 저항을 측정하면 몇 옴에 불과하다는 것을 알 수 있습니다.) DC 전압 소스를 여기에 연결하면 결과를 예측할 수 있습니다. 전압원은 1 차 권선에 가능한 최대 전류를 전달하며 변압기는 매우 뜨거워지고 연기가 발생할 수 있습니다. 또는 DC 전원 공급 장치에서 퓨즈가 끊어 지거나 타거나 전류 제한 모드로 전환됩니다 (장착 된 경우). 또한,이 높은 전류가 흐르고있는 동안, 1 차 권선은 실제로 변압기 코어에서 단방향 자기장을 생성합니다.

이제 LRC 미터로 2 차측의 인덕턴스를 측정하십시오. (인덕턴스, 저항 및 커패시턴스 만 측정하는 DMM과 유사한 장치 인 "LRC") 60Hz 전력 변압기의 경우 1 차 리드에서 몇 개의 인덕턴스를 읽을 수 있습니다.

그런 다음 "L"값을 공식 에 적용 하여 1 차측 권선 의 "유도 리액턴스"( " X L ")를 계산합니다. 여기서 "f"는 미국의 경우 60 Hz의 AC 주 주파수 . 정답 X L 은 DC 저항과 마찬가지로 옴 단위이지만이 경우에는 "임피던스"라고하는 "AC 옴"입니다.XL=2πfLXLXL

그런 다음이 X L 값을 적용하십시오XLI=VXL. 일반적인 미국의 경우 V는 120 볼트 RMS입니다. 이제 현재 "I"가 상당히 합리적인 값임을 알 수 있습니다. 아마도 수백 밀리 암페어 ( "RMS") 일 것입니다. 그렇기 때문에 언로드 된 변압기에 120V를 적용 할 수 있으며 문제없이 한 세기 동안 작동합니다. "여기 전류"라고하는이 수백 밀리 암페어의 1 차 전류는 변압기 1 차 코일에서 열을 발생 시키지만, 변압기의 기계적 벌크는 사실상 영구적으로 설계되어 이러한 양의 열을 처리 할 수 ​​있습니다. 그럼에도 불구하고, 위에서 설명한 바와 같이 DC 공급 장치가 low-R DC 코일을 성공적으로 구동 할 수있을만큼 충분한 전류를 공급할 수있는 경우이 동일한 변압기를 태우는 데 5VDC 전원 공급 장치가 아닌 몇 분이 소요됩니다. 이것이 유도 리액턴스의 "기적"입니다! 그것'

언로드 된 변압기를위한 것입니다. 이제 적절한 저항 부하를 보조에 연결하십시오. 상술 한 여기 전류는 거의 동일한 크기로 계속 흐를 것이다. 그러나 이제 추가 전류가 1 차에 흐릅니다. 이를 "반사 전류"라고합니다.이 전류는 변압기의 2 차측으로부터의 2 차 저항 부하 인발 전류에 의해 "원인"됩니다. 이 반사 전류의 크기는 전력 변압기의 권선비에 의해 결정됩니다. 반사 전류를 결정하는 가장 간단한 방법은 "VA"(volts-amps) 방법을 사용하는 것입니다. 트랜스포머의 2 차 전압에 2 차측에 연결된 저항성 부하에 의해 끌어 당겨지는 전류 (암페어)를 곱하십시오. (이것은 본질적으로 "와트"-볼트와 암페어입니다.) "VA 방법" 보조의 VA는 기본의 증분 VA와 같아야합니다. (이 경우 "증분"은 "여자 전류 외에"를 의미합니다.) 따라서 120VRMS 1 차 및 6VRMS 2 차를 갖는 전형적인 AC 전력 변압기가 있고 2 차 저항에 6 옴 저항을 연결하면 6 Ohm 부하는 2 차측에서 1.0 Amp RMS를 끌어옵니다. 따라서 2 차 VA = 6 x 1 = 6입니다.이 2 차 VA는 전압이 120VRMS 인 1 차 VA와 숫자 적으로 같아야합니다. 보조에서 0 앰프 RMS. 따라서 2 차 VA = 6 x 1 = 6입니다.이 2 차 VA는 전압이 120VRMS 인 1 차 VA와 숫자 적으로 같아야합니다. 보조에서 0 앰프 RMS. 따라서 2 차 VA = 6 x 1 = 6입니다.이 2 차 VA는 전압이 120VRMS 인 1 차 VA와 숫자 적으로 같아야합니다.
1 차 VA = 2 차 VA = 6 = 120 x I.
I = 6/120 또는 50 밀리 암페어 RMS.

무부하 및 무부하 조건에서 1 차 및 2 차의 전류를 측정하기 위해 간단한 DMM을 사용하여이 대부분을 확인할 수 있습니다. 120VRMS가 거의 치명적이기 때문에 직접 시도해보십시오. 그러나 부하를 보조에 추가하여 발생하는 기본의 "증분"전류를 직접 관찰 할 수는 없습니다. 왜? 그 대답은 그렇게 간단하지 않습니다! 여기 전류와 반사 전류는 90도 위상차입니다. 그들은 "합산"하지만 벡터 수학에 따라 합산됩니다. 그리고 그것은 또 다른 토론입니다.

불행히도, 위의 Andy의 아름답게 표현 된 답변은 독자가 벡터 회로가 AC 회로에 적용될 때 벡터 수학을 이해하지 않는 한 거의 인정되지 않을 것입니다. 내 대답과 검증 실험이 전력 변압기가 어떻게 작동하는지에 대한 장의 수치 적 이해를 제공하기를 바랍니다.


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"간단한 설명"= 22 줄과 2 줄의 그림에 비해 53 줄의 단어 LOL
Andy aka

나는 여기에 "간단한"대답이 없다는 것을 알게되었습니다
Matt Ruwe

매트, 많은 질문에 대한 "단순한"답변이 있습니다. 단순한 답변이 항상 완전한 답변은 아닙니다. 또한 간단한 대답은 종종 유추 나 은유 일뿐입니다. 이들은 종종 진실한 설명 대신에 특이한 설명을 제공합니다. "Specific"은 "완전히 그럴듯하지만 사실이 아닙니다"를 의미합니다. 최근 야간 뉴스와 관련하여 최근에 많은 것들이 진행되고 있습니다.
FiddyOhm

"2 차측의 인덕턴스 측정"이라고 쓴 곳에서 1 차측을 의미 했습니까?
Kevin Reid

@ Kevin Reid 나도 우연히 발견 ... 오타라고 생각합니다.
yippy_yay

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자기장이 1 차 코일로 붕괴되지 않고 2 차 코일에 의해 사용되기 때문에 2 차 코일에 부하가 걸리면 전류가 증가한다고 가정합니다.

제대로 들리지만 그렇지 않습니다. 일반적으로 합리적으로 효율적인 변압기의 경우 코어의 자화는 모든 2 차 부하 조건에서 일정합니다. 문제는 변압기 등가 회로 (아래)가 잘못되지 않았다는 것을 확신시키지 않고 어떻게 설명합니까?

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

참고 사항 :-

  • Xm은 변압기의 1 차 인덕턴스 99.9 %
  • Xp (1 차 누설 인덕턴스)는 1 차 인덕턴스의 최종 0.1 %를 구성합니다.
  • Xs 및 Rs는 권선비 제곱의 작용에 의해 1 차로 언급되는 2 차 누설 인덕턴스 및 권선 저항입니다.
  • 변압기 (오른쪽)처럼 보이는 것은 그렇게 간주해서는 안됩니다-완벽한 전력 변환기이며 전혀 자기를 생성하지 않습니다-수학을 돕는 장치 이며이 그림을 그리는 관이 있기를 바랍니다. 그냥 블랙 박스처럼 보여줄 것입니다!

보시다시피, 과부하 조건에서도 Rp 및 Xp의 전압 강하는 입력 AC 전압에 비해 작으며 이는 Xm의 전압이 상당히 일정하다는 것을 의미합니다. Xm은 코어에서 자성을 생성하는 유일한 구성 요소입니다. 확신하지 않습니까? 난 당신을 비난하지 않습니다.

그것을 보는 또 다른 방법이 있습니다.

아래의 일련의 4 개의 그림은 1 차 및 2 차 부하 전류의 플럭스 기여가 동일하고 반대이므로 플럭스가 상쇄됨을 보여줍니다. 이것은 간단한 1 : 1 변압기를 보여 주지만 플럭스는 암페어가 아닌 암페어 회전에 비례하기 때문에 다른 권선비에 동일하게 적용됩니다. 각 그림을 차례로 차례로보십시오.-

여기에 이미지 설명을 입력하십시오


아마도 오른쪽에있는 것을 "변압기가 아닙니다"라고 말하는 대신, DC에서 일광까지 모든 주파수에서 작동하는 마법의 이상적인 변압기라고 말해야합니다. 전형적인 실제 변압기는 모든 것이 왼쪽에 추가 된 이상적인 이상적인 변압기로 모델링 될 수 있습니다. 또는 정류자 2 개와 권선 세트 2 개가 포함 된 대량의 이상적인 DC 모터를 상상할 수 있습니다. 그러나 모터는 이상적인 변압기에 존재하는 것과 같은 두 개의 "전원 연결"에서 동일한 관계를 유지해야했습니다.
supercat

이상적인 변압기와 이상적인 모터 발전기의 주요 차이점은 이상적인 변압기에서는 실제로 움직일 필요가 없다는 것입니다. 기계적으로 언로드 된 모터가 제로 전류를 통과시키기 위해 소스 전압을 완전히 상쇄하는 EMF를 다시 생성하고 언로드 된 제너레이터는 제로 토크를 부과하지만 전기 부하는 발전기는 토크로 변환되어 공급 전류를 증가시킵니다.
supercat

의견에 대한 @supercat 감사합니다-이것들은 내가 생각하는 리두보다는 충분할 것입니다.
Andy 일명

@Andyaka : 멋지다. 변압기가 특정 방식으로 자기를 사용해야하는 것으로 생각해서는 안된다는 당신의 요점은 좋은 것이라고 생각합니다. 이상적인 모터 / 발전기에 대해서도 마찬가지라고 생각합니다.
supercat

유도 모터를위한 @supercat-equiv cct는 로터의 슬립 주파수와 동일합니다.
Andy 일명

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1) 예, 개방 변압기의 임피던스는 변동하는 자기장에서 나옵니다 (코어의 자기장을 변경하려고 시도 함)

2) 예. 1 차측에 DC 전압이 공급되면 문제가 발생하여 변압기가 타 버릴 수 있습니다. (어떤 이유로 든 해당 전류에 정격이없는 경우). 비슷한 이유로 오래된 오토바이의 코일을 몇 차례 잃었습니다. 모터를 끈 상태로 왼쪽을 켜고 코일을 태우고 플라스틱을 떨어 뜨 렸습니다.

3) 2 차측에 부하가 없으면 1 차측을 통과하는 전류는 1 차 코일의 매우 큰 / 견고한 인덕턴스 ( '누설 인덕턴스')를 거쳐야합니다.

4) 2 차에 대한 부하로 2 차 전류는 1 차 전류의 코어에 대한 영향을 취소합니다.


훌륭하고 간결한 설명.
Wossname

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DC가 흐르도록 설계된 변압기를 포화 반응기라고하며 스위치로 사용됩니다. 즉, DC는 자기 코어를 포화 시키므로 AC 공급 장치는 코어의 플럭스를 변경할 수 없으며, 2 차 AC 전압은 0입니다. DC 전류가 꺼지면 코어의 플럭스가 변경되고 정상적인 변압기 동작이 일어나 2 차측의 AC 전압이 발생합니다.

비슷한 장치이지만 코어를 포화시키는 AC 전류에 의존하는 장치를 강 공진 변압기라고합니다. 이들은 변압기의 2 차 전압을 저렴하게 안정화시키는 데 사용되었습니다. 이 장치에는 2 개의 2 차측이 있으며 그 중 하나는 큰 값 커패시터로 단락되고 다른 하나는 출력 권선입니다.

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