전압 조절

이 장 앞부분의 몇 가지 향신료 분석에서 보았 듯이 변압기의 출력 전압은 일정한 전압 입력으로도 다양한 부하 저항에 따라 달라집니다.

분산의 정도는 1 차 및 2 차 권선 인덕턴스에 의해 영향을 받는데,그 중 적어도 1 차 및 2 차 권선 사이의 권선 저항 및 상호 인덕턴스(자기 결합)의 정도를 포함하지는 않는다.

변압기가 부하에 의해(이상적으로)일정한 전압원으로 보이는 전력 변압기 어플리케이션의 경우 부하 전류의 넓은 차이에 대해 2 차 전압이 가능한 한 적게 변하는 것이 좋습니다.

전압 조절 공식

전력 변압기가 부하 전류 범위에 걸쳐 일정한 2 차 전압을 얼마나 잘 유지하는지에 대한 측정을 변압기의 전압 조절이라고합니다. 다음 공식에서 계산할 수 있습니다:

“완전 부하”는 무엇입니까?

“완전 부하”는 변압기가 최대 허용 가능한 2 차 전류로 작동하는 지점을 의미합니다. 이 작동 지점은 주로 권선 와이어 크기(전류 용량)및 변압기 냉각 방법에 의해 결정됩니다.

로 우리의 첫 번째 향신료 transformer 시뮬레이션으로 예시,비교하자는 출력 전압을 1kΩ 드 대 200Ω 부하(고 가정하 200Ω 부하이 될 것이다”전 부하”상태). 당신 리 상 10.00 볼트 교라고 것 경 리:

freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E+00 9.962E-03 Output with 1k ohm load freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.348E+00 4.674E-02 Output with 200 ohm load 

부하가 무거워지면 출력 전압이 어떻게 감소하는지 확인하십시오(더 많은 전류). 이제 동일한 변압기 회로를 가져 와서 2 차 권선에 걸쳐 매우 높은 크기의 부하 저항을 배치하여”무부하”상태를 시뮬레이션 해 보겠습니다.”)

transformer v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 rbogus2 5 0 9e12 l1 2 0 100 l2 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 9e12 .ac lin 1 60 60 .print ac v(2,0) i(v1) .print ac v(3,5) i(vi1) .end 

freq v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 2.653E-04 freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.990E+00 1.110E-12 Output with (almost) no load 

그래서 우리는 출력(2 차)전압이(사실상)무부하에서 9.990 볼트,우리가”완전 부하”라고 부르기로 결정한 시점에서 9.348 볼트 범위에 걸쳐 있음을 알 수 있습니다.”이 수치로 전압 조절을 계산하면 다음과 같이 얻을 수 있습니다:

부수적으로,이것은 전력 변압기에 대한 다소 열악한(또는”느슨한”)규제로 간주 될 것이다. 이 같은 간단한 저항 부하에 전원을 공급,좋은 전력 변압기는 3%미만의 규제 비율을 전시한다.

유도 성 부하는 전압 조절이 더 나쁜 조건을 만드는 경향이 있으므로 순전히 저항성 부하에 대한이 분석은”최상의 경우”상태였습니다.

“열악한”규제가 필요한 응용

그러나 열악한 규제가 실제로 요구되는 일부 응용 프로그램이 있습니다. 이러한 경우 중 하나는 방전 조명,스텝 업 변압기가 처음에 높은 전압을 생성하는 데 필요한 경우(램프를”점화”하는 데 필요),램프가 전류를 끌어 오기 시작하면 전압이 떨어질 것으로 예상됩니다.

이는 방전 램프의 전압 요구 사항이 아크 경로를 통해 전류가 설정된 후에 훨씬 낮아지는 경향이 있기 때문입니다. 이 경우 전압 조절이 좋지 않은 스텝 업 변압기는 램프에 전력을 조절하는 작업에 적합합니다.

또 다른 응용 분야는 교류 아크 용접기의 전류 제어에 있으며,이는 용접 공정에 저전압,고전류 전력을 공급하는 스텝 다운 변압기에 지나지 않습니다.

아크(시작)를”타격”하는 데 높은 전압이 필요하지만 방전 램프와 마찬가지로 아크는 공기가 이온화 지점까지 가열되면 그 자체를 유지하기 위해 많은 전압이 필요하지 않습니다. 따라서,높은 부하 전류 하에서 2 차 전압의 감소는 좋은 일이 될 것이다.

몇몇 아크 용접공 디자인은 통신수에 의해 감기 집합 안으로 또는 밖으로 크랭크를 부착된 변압기에 있는 움직일 수 있는 철심에 의하여 아크 현재 조정을 제공합니다.

철 슬러그를 권선에서 멀리 이동하면 권선 사이의 자기 결합 강도가 감소하여 무부하 2 차 전압이 감소하고 전압 조절이 어려워집니다.

페로 공명 변압기

페로 공명 변압기라고하는 특이한 장치에 대한 언급 없이는 변압기 규제에 대한 설명을 완전하다고 할 수 없습니다.

“페로 공명”은 자기 포화 지점 근처에서 작동하는 동안 철 코어의 거동과 관련된 현상입니다(코어가 너무 강하게 자화되어 권선 전류가 더 증가하면 자속이 거의 또는 전혀 증가하지 않음).

전자기 이론에 깊이 들어가지 않고는 설명하기가 다소 어렵지만,페로 공명 변압기는 영구 코어 포화 상태에서 작동하도록 설계된 전력 변압기입니다.

즉,그 철심은 교류 사이클의 많은 부분에 대해 자속 라인의”가득 채워져”공급 전압(1 차 권선 전류)의 변화가 코어의 자속 밀도에 거의 영향을 미치지 않으므로,이는 2 차 권선이 공급(1 차 권선)전압의 상당한 변화에도 불구하고 거의 일정한 전압을 출력한다는 것을 의미합니다.

철 공명 변압기의 공명 회로

일반적으로 변압기의 코어 포화는 사인파 형상의 왜곡을 초래하며 철 공명 변압기도 예외는 아닙니다. 이 부작용을 방지하기 위해,철 공명 변압기는 하나 이상의 커패시터와 병렬로 연결된 보조 2 차 권선을 가지며,전원 공급 주파수에 맞게 조정 된 공진 회로를 형성한다.

이”탱크 회로”는 코어 포화에 의해 생성 된 고조파를 거부하는 필터 역할을하며,입력 전압 손실의 짧은 기간 동안 출력 권선 전압을 유지하는 데 사용할 수있는 교류 진동의 형태로 에너지를 저장하는 추가 이점을 제공합니다(밀리 초의 시간이지만 아무것도없는 것보다 낫습니다).

철 공명 변압기는 출력의 전압 조절을 제공합니다.

포화 코어에 의해 생성 된 고조파를 차단하는 것 외에도,이 공진 회로는 2 차 권선 회로의 비선형(스위칭)부하 및 소스 전압에 존재하는 고조파에 의해 생성 된 고조파 주파수를”필터링”하여 부하에”깨끗한”전력을 제공합니다.

철 공명 변압기는 교류 전원 조절에 유용한 몇몇 특징을 제안합니다: 일정한 산출 전압 입력 전압에 있는 실질적 변이를 주어,전원과 짐 사이 고조파 거르기,및 그것의 울리는 탱크 회로에 있는 에너지의 예비를 지켜서 힘에 있는 짧은 손실”를 통해서”타는 기능.

이 변압기는 또한 과량 선적 및 일시적인(순간)전압 큰 파도에 대하여 높게 관대합니다. 그들은 몇몇이 동기화되지 않은 교류 전원 근원으로 간단히 평행될지도 모르다 때문에 이렇게 관대합니다,실제로,이차 측에 힘의 중지 없이”만들의 앞에 틈”유행에서 힘의 1 개의 근원에서 또 다른 한개에 전환되는 것을 짐을 허용하!

철 공명 변압기의 알려진 단점

불행하게도,이들 장치들은 똑같이 주목할 만한 단점을 가지고 있다: 그들은 과정에서 상당한 열을 생성,(포화 코어의 히스테리시스 손실로 인해)많은 에너지를 낭비하고,가난한 속도 조절을 갖는 작은 엔진 구동 발전기에 의해 구동 될 때 그들은 아주 잘 작동하지 않는 의미 주파수 변화의 관용 있습니다.

공진 권선/커패시터 회로에서 생성 된 전압은 매우 높은 경향이 있으므로 값 비싼 커패시터가 필요하며 서비스 기술자에게 매우 위험한 작동 전압을 제공합니다. 그러나 일부 응용 프로그램은 단점에 비해 철 공명 변압기의 장점을 우선시 할 수 있습니다.

반도체 회로는 철 공명 장치의 대안으로 교류 전원을”조건화”하기 위해 존재하지만,단순성 측면에서 이 변압기와 경쟁할 수는 없다.

검토:

• 전압 규칙은 전력 변압기가 짐 현재에 있는 일정한 1 차적인 전압 그리고 넓은 차이 주어진 일정한 이차 전압을 유지할 수 있는지 얼마나 잘의 측정입니다. 비율이 낮을수록(0 에 가까울수록)2 차 전압이 더 안정되고 더 나은 규제가 제공됩니다.
• 철 공명 변압기는 입력 전압의 넓은 변화에도 불구하고 안정적인 수준에서 전압을 조절하도록 설계된 특수 변압기입니다.

관련 워크시트: