변압기 권선 비율과 실제 권선 수
답변:
유도 자기장은 전류 회전 수에 비례합니다. 현재 시간은 회전 수입니다. 전기 에너지는 코어에서 자기 에너지로 변환되고 다시 전기로 변환됩니다. 코어는 포화 상태를 유지하기에 충분히 커야합니다. 100VA 변압기의 경우 10VA 변압기보다 더 많은 에너지를 자기 적으로 전송하려고합니다. 100VA는 더 강한 필드를 구축하기 위해 더 많은 회전을 가지기 때문에 더 커지고 포화를 피하기 위해 더 큰 코어가 필요합니다.
1 : 2 비율을 원하면 10:20 또는 100 : 200 권선을 감을 수 있습니다.
이에 대한 두 가지 이유가 있으며 Brian은 기본 문제를 너무 적은 횟수로 기본 문제를 설명하는 데 적절한 작업을 수행했지만 몇 가지 미묘한 부분을 놓쳤습니다. 다른 이유는 현재 승인 된 답변의 오류를 지적하기위한 것입니다.
2 차 권선 (및 연결된 권선)을 무시하면 변압기는 인덕터가됩니다. 이 인덕터가 AC 전원 공급 장치를 가로 질러 배치 된 경우 전원 공급 장치에서 큰 무효 전류가 발생하지 않도록 인덕턴스를 충분히 높이기를 원합니다. 그리드 공급 시스템이 고장 나고 타 버릴 것입니다!
그러나 또 다른 이유가 있으며 이것은 핵심 채도와 관련이 있습니다. 나는 여전히 인덕터로서 변압기에 대해 이야기하고 있습니다. 암페어 회전 수 및 코어 치수는 코어 내부의 H 필드를 결정하고 암페어는 인덕턴스 (및 공급 전압)에 의해 결정됩니다. 차례로 인덕턴스는 다른 핵심 매개 변수와 회전 수에 따라 결정됩니다.
따라서 10 회전을 100 회전과 비교하십시오. 100 회전 1 차는 10 회전 1 차의 인덕턴스의 100 배이며 이는 고정 AC 공급의 경우 전류가 10 회전 1 차보다 100 배 작다는 것을 의미합니다.
따라서 암페어는 100 씩 줄었지만 턴은 10 씩 증가했습니다. 따라서 전체적인 효과는 암페어 턴이 10 씩 줄어든 것입니다. 이는 H 필드가 10만큼 감소하고 코어가 포화 될 가능성이 훨씬 낮다는 것을 의미합니다.
2 차 부하를 연결하면 1 차의 전류가 기본 자화 전류에서 더 높은 전류로 증가합니다. 이러한 전류 변화를 2 차 부하가 취하는 1 차 권장 전류라고합니다.
따라서 이제 2 차 암페어 턴과 2 차 부하로 인한 추가 1 차 암페어 턴이라는 두 개의 암페어 턴이 더 고려 될 수 있습니다. 나는 "아마도"라고 말합니다. 왜냐하면 실제로 우리는 그것들을 전혀 고려할 필요가 없기 때문입니다. 그것들은 코어 내부에서 완벽하게 상쇄되며 2 차 부하가 없을 때보 다 부하 전류로 인해 코어가 더 이상 포화되지 않습니다.
그러나 많은 enginners는 그것을 이해하지 못하는 것 같습니다-그것은 직관적이지 않은 것처럼 들리므로 어떻게 불신자를 설득 할 수 있습니까? 다음 4 가지 시나리오를 고려하십시오.-
시나리오 1과 2는 단일 1 차 권선을 2 개의 병렬 권선으로 변환하는 것에 관한 것입니다. S1은 Im의 자화 전류를 가지므로 S2의 각 권선은 Im / 2를 취합니다. 다시 말해, 밀접하게 연결된 병렬 와이어는 단일 와이어처럼 동작합니다. 흥미롭게도, 각 와이어는 S2입니다. 이제 2 배의 인덕턴스를 가져야하며, 두 와이어를 직렬로 재 배열하면 S1의 4 배인 1 차 인덕턴스를 갖게됩니다. 인덕턴스. 턴 수의 10 배는 인덕턴스의 100 배를 의미합니다.
S3는 S2의 병렬 권선 중 하나의 연결이 끊어졌을 때 어떤 일이 발생하는지 고려해야합니다. 1 차 권선 전압과 비교할 때이 분리 된 권선의 전압의 위상 관계는 무엇입니까? 만약 1 차 전압에 대한 역 위상이라고 생각한다면 시나리오 2에서 일어난 일은 화재를 일으켰을 것입니다 !!
따라서 분리 된 권선 (S3)의 유도 전압은 1 차 전압과 동일한 위상 (및 크기)임을 분명히 알 수 있습니다.
S4는 깨끗해야합니다. 부하를 절연 권선에 연결하고 1 차로 흐르는 전류는 "새로운"2 차로 흐르는 전류와 반대 방향입니다.
즉, 2 차 부하 전류로 인해 1 차측 암페어가 2 차측 암페어 턴에 의해 완전히 상쇄됨을 의미합니다.
이는 또한 코어 포화 가능성으로 인해 더 높은 부하 전력을 처리하는 데 필요한 변압기가 더 커지지 않음을 의미합니다. 더 두꺼운 와이어 (더 낮은 구리 손실)를 사용할 수 있고 더 두꺼운 와이어는 더 많은 공간을 필요로하므로 더 큰 코어가 필요합니다.
모든 변압기의 경우, 공급 된 에너지의 대부분을 부하로 전달하려고하므로 변압기에서 가능한 적은 전력을 낭비하려고합니다.
그러나 반주기마다 코어를 자화시키기 위해 약간의 에너지를 소비해야하며, 회전 수는 그렇게하는 데 필요한 전력에 영향을 미칩니다. 이 낭비되는 전력을 기본에 연결된 인덕턴스로 모델링 할 수 있으므로이 인덕턴스의 임피던스를 최대화하여 낭비되는 전력을 최소화하려고합니다.
그리고 인덕턴스는 턴 수의 제곱에 비례하므로 100 턴 1 차는 10 턴 1 차의 인덕턴스의 100 배가됩니다.
임피던스를 높이려면 다음 세 가지를 수행하십시오.
- 운전 주파수를 높이십시오. 따라서 스위칭 전원 공급 장치에서 볼 수 있듯이 구동 주파수가 5kHz 이상인 경우 10 회만 필요할 수 있습니다.
- 변압기 코어 재료 또는 형상을 변경하십시오. (실리콘 스틸의 E / I 라미네이션은 50Hz 작동에 최적이지만 비 인덕턴스가 낮은 페라이트는 고주파에서 유리합니다.)
- 턴 수를 늘리십시오. 실리콘 다리미와 50Hz가 붙어 있다면 이것이 유일한 옵션이므로 대부분의 주 변압기에는 수백 바퀴의 1 차 권선이 있습니다.