전력 변압기는 어떻게 작동합니까?
전력 변압기는 변화하는 자기장을 통해 전기 에너지를 전달합니다. 한 권선에 교류 전압을 가하면 교류 자속이 형성되고, 이는 해당 자속에 연결된 다른 권선에 전압을 유도합니다. 부하가 연결되면 출력 회로에 전류가 흐르고 변압기는 손실과 함께 해당 입력 전력을 끌어옵니다.
권선 권선 관계에 따라 기본 전압 비율이 결정됩니다. 추가 에너지를 생성하지 않습니다. 이 설명에서는 시작점으로 기존 AC, 2권선 변압기를 사용합니다. 실용적인 설계에는 절연, 냉각 및 기타 기능이 추가되어 해당 프로세스를 장비의 전기적 및 열적 한계 내에서 유지합니다.
교류 전압이 자속을 생성하는 방법
소스에 연결된 권선을 1차 권선이라고 합니다. AC 전압이 인가되면 자속은 연속적으로 변합니다. 기존 변압기에서 자기 코어는 권선을 연결하고 전자기 결합을 지원하는 경로를 제공합니다.
이 순서는 프로세스로 이해하기가 더 쉽습니다. AC 전압이 1차측에 적용되고 교류 자속이 권선을 연결하며 전압이 2차측에 유도됩니다. 이는 별도의 기계적 작용이 아닌 연결된 전자기 효과입니다. 기존 전력 변압기 내부에는 회전 발전기가 없습니다.
코어의 역할은 자성입니다. 1차 전류를 2차 회로로 전달하는 전선이 아닙니다. 별도의 권선이 있는 일반 변압기에서는 에너지가 자기 결합을 통해 전달되는 반면 절연 시스템은 회로 간 분리를 설계합니다.
다른 권선에서 전압이 유도되는 방식
자속을 변화시켜 연결된 권선은 유도 전압을 발생시킵니다. 따라서 2차 권선에는 외부 부하가 전류를 끌어오기 전에도 단자에 전압이 있습니다. 적절한 부하를 연결하면 출력 회로가 완성되고 변압기가 해당 부하에 전원을 공급할 수 있습니다.
이러한 구별은 전압과 전달된 전력을 분리합니다. 연결된 부하가 없는 활성화된 2차측은 유용한 부하 전력을 제공하지 않고도 전압이 존재할 수 있습니다. 어떤 기기나 회로에도 전류가 흐르지 않는다고 해서 안전하다고 간주해서는 안 됩니다.
"기본" 및 "보조"는 설명에서 입력 및 출력 역할을 식별합니다. 자동으로 고전압과 저전압을 의미하지는 않습니다. 승압 애플리케이션에서는 입력 권선이 더 낮은 전압에서 작동합니다. 강압 애플리케이션에서는 더 높은 전압에서 작동합니다.
권선비가 전압을 변경하는 방법
이상적인 2권선 모델에서 권선 전압 비율은 권선비를 따릅니다.
V2 /V1 = N2 /N1
V1 그리고 V2 1차 및 2차 권선 전압입니다. 엔1 그리고 N2 해당 회전 수입니다. 2차 권선이 많을수록 2차 전압이 높아집니다. 2차 권선 수가 적을수록 전압이 낮아집니다.
순전히 예시적인 이상적인 변압기의 경우 1차-2차 권선비가 2:1이면 1차 권선 전체에서 200V가 2차 권선 전체에서 100V로 감소됩니다. 이는 JSGK 제품 등급이나 디자인 권장 사항이 아닌 교육용 예시입니다.
승압 및 강압 작동
| 관계 | 전압 결과 | 의미 |
|---|---|---|
| 기본 회전보다 보조 회전이 더 많습니다. | 더 높은 2차 권선 전압 | 승압 운전 |
| 기본 회전보다 보조 회전 수가 적습니다. | 낮은 2차 권선 전압 | 강압운전 |
| 균등 회전 | 이상적인 권선 전압이 동일함 | 이 단순화된 모델에서는 공칭 전압 변화가 없습니다. |
실제 단자 전압은 임피던스, 부하 및 작동 조건의 영향을 받습니다. 3상 변압기의 경우 권선 전압과 선간 전압 간의 관계도 권선 연결에 따라 달라집니다. 연결 배열을 확인하지 않고 단상 권선 공식을 선간 정격에 직접 적용하지 마십시오.
부하가 연결되면 어떤 변화가 있습니까?
2차 전류가 부하를 공급할 때 2차 전류는 1차 전류의 추가 구성 요소와 반대되는 자기 효과를 생성합니다. 변압기는 정격 및 작동 조건에 따라 부하를 공급하는 데 필요한 만큼 더 많은 입력 전류를 끌어옵니다.
부하는 요청되는 전류량을 결정합니다. 변압기의 명판 정격은 연결된 모든 회로에 강제로 적용되는 전류가 아니라 지정된 조건에서의 한계입니다. 경부하 변압기는 전체 정격 출력을 지속적으로 제공하지 않습니다.
| 상태 | 2차측 | 1차측 |
|---|---|---|
| 외부 부하 없이 전원 공급됨 | 외부 부하 전류 없이 전압이 존재할 수 있음 | 여자 전류 및 실제 무부하 손실은 그대로 유지됩니다. |
| 부하 공급 | 연결된 회로에 따라 부하 전류가 흐른다. | 입력 전류에는 부하 공급에 필요한 수요가 포함됩니다. |
더 높은 전압이 추가 전력을 생성하지 않는 이유
이상적인 변압기에서는 입력 및 출력 전력 균형이 유지됩니다. 전압이 증가하면 동일한 전송 전력 및 비교 가능한 역률 조건에 대해 더 낮은 전류가 발생합니다. 실제 변압기에는 손실이 있기 때문에 실제 출력 전력은 입력 전력보다 작습니다.
변압기 용량은 일반적으로 피상 전력을 나타내는 kVA 또는 MVA로 표현됩니다. 역률을 고려하지 않고 이러한 값을 kW 또는 MW와 동일하게 취급해서는 안 됩니다. 전압비만으로는 프로젝트에 필요한 변압기 용량을 계산하는 데 충분하지 않습니다.
실제 변압기에 손실과 온도 제한이 있는 이유
권선 저항을 통해 흐르는 전류는 열을 발생시킵니다. 교류 자속은 또한 히스테리시스 및 와전류 효과를 포함한 코어 손실을 생성합니다. 기타 손실은 설계 및 작동 조건에 따라 다릅니다.
부하가 거의 또는 전혀 없는 상태에서 변압기에 전원이 공급되는 동안 일부 손실이 남아 있습니다. 다른 것들은 로딩에 따라 증가합니다. 이것이 바로 실제 변압기를 이상적인 전압비 방정식만으로는 표현할 수 없는 이유입니다.
냉각은 열을 제거하여 장비가 지정된 온도 제한 내에서 작동할 수 있도록 합니다. 전기 손실을 제거하거나 무제한 부하를 가능하게 하지 않습니다. 허용되는 의무는 실제 변압기, 냉각 장치 및 환경에 따라 다릅니다. 모든 전력 변압기에 단일 효율 또는 온도 상승 수치가 적용되지는 않습니다.
건식 변압기와 침수 변압기는 다르게 작동합니까?
두 제품군 모두 전자기 유도를 사용합니다. 이들의 중요한 차이점은 전압을 변경하는 근본적인 방법보다는 능동 어셈블리가 절연, 냉각 및 설치되는 방식에 관한 것입니다.
건식 변압기는 지정된 고체 절연 및 공기 관련 냉각 장치를 사용합니다. 오일 침지 설계는 고체 단열재와 함께 단열 액체를 사용하며 설계별 열 전달 수단을 사용합니다. 특정 재료, 인클로저 및 냉각 장비는 승인된 기술 문서에서 확인해야 합니다.
는 JSGK 변환기 개요 통합 전기 프로젝트를 위한 지원 장비로 건식 및 유침 제품군을 참조합니다. 이러한 참고 자료는 선택 논의의 틀을 잡는 데 도움이 됩니다. 이는 검증된 독립형 JSGK 변압기 제조 모델 카탈로그가 아닙니다.
변전소 프로젝트에 대한 의미
프로세스를 이해하면 프로젝트 사양에 전압, 주파수, 용량, 연결 배열 및 냉각 조건이 요구되는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다. 각각은 필요한 운영 의무의 서로 다른 부분을 설명합니다.
- 입력 및 출력 전압: 각 측면의 전기 인터페이스를 정의합니다.
- 빈도: 장비의 의도된 작동 조건과 일치해야 합니다.
- 용량: 지정된 조건에서 필요한 부하 의무를 설정합니다.
- 연결: 3단계 관계를 포함하여 시스템 인터페이스에 영향을 줍니다.
- 냉각 및 환경: 허용된 열 작동 의무에 영향을 미칩니다.
JSGK의 박스형 변전소 구성 고전압 및 저전압 캐비닛, 인클로저 및 보조 시스템과 함께 변압기 요구 사항을 배치합니다. 변압기는 전압 레벨 간에 에너지를 전달합니다. 주변 장비는 자체 스위칭, 보호 및 분배 기능을 제공합니다.
자주 묻는 질문
기존 전력 변압기가 안정적인 DC에서 작동할 수 있습니까?
정격 AC 전원과 동일한 방식으로 안정적인 DC를 공급할 수 없습니다. 꾸준한 DC는 정상 작동에 필요한 지속적인 교류 자속을 제공하지 않으며 전류 손상을 일으킬 수 있습니다. 이는 변압기 기반 전자 변환기가 DC 소스를 사용할 수 없다는 의미는 아닙니다. 이러한 변환기는 스위칭 회로를 통해 변화하는 파형을 생성합니다.
변압기는 주파수를 변경합니까?
기존 AC 변압기는 공급 주파수를 변환하지 않습니다. 전압 변환은 주파수 변환과 다릅니다.
모든 변압기는 전기적으로 절연되어 있습니까?
아니요. 분리 권선 설계와 자동 변압기는 회로 배열이 다릅니다. "변압기"라는 단어만으로 갈바닉 절연을 추론하지 마십시오. 실제 디자인을 확인해보세요.
원칙을 필수 의무에 연결하세요
전력 변압기는 자속, 유도 전압 및 부하에 따른 에너지 전달의 변화를 통해 작동합니다. 실제 성능은 설계 및 작동 조건에 따라 다릅니다. 통합유통사업의 경우, JSGK와 전압, 용량 및 시스템 인터페이스 요구 사항에 대해 논의하세요. 프로젝트 단선 다이어그램과 승인된 기술 요구 사항을 사용합니다.