AC 변압기가 타지 않는 이유

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?

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.$X_L = 2 \pi f L$$X_L$$X_L$

그런 다음이 X L 값을 적용하십시오$X_L$$I = \frac{V}{X_L}$. 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.

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?

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.-

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.

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.