단일 위상 변압기전원 시스템에서 가장 기본적인 전압 변환 장치입니다. 그들의 작업 원칙은 복잡하지는 않지만 설계 세부 사항은 전력 전송의 효율성과 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 가전 제품에서 소규모 산업 장비에 이르기까지 단상 변압기는 저전력 시나리오에서 대체 할 수없는 역할을합니다.
I. 단상 변압기의 기본 구조
단일 위상 변압기는 주로 철 코어와 와인딩의 두 부분으로 구성됩니다.
(1) 철 코어
철 코어는 변압기의 자기 회로 부분입니다. 일반적으로 자성 투과성이 높은 쌓인 실리콘 스틸 시트로 만들어집니다. 실리콘 스틸 시트는 서로 절연되어 와전거 전류 손실을 줄일 수 있습니다. 철 코어의 기능은 자기 플럭스에 대한 낮은 자기 저항 경로를 제공하여 자기 플럭스가 권선 사이에서 효과적으로 전달 될 수 있도록하는 것입니다. 일반적인 철 코어 구조는 코어 유형 및 쉘 유형입니다. 코어 유형 철 코어는 철 코어 컬럼을 둘러싼 와인딩을 특징으로합니다. 구조는 비교적 간단하며 권선의 조립 및 단열 처리는 비교적 편리합니다. 대용량 변압기에 적합합니다. 쉘 타입 철 코어는 와인딩 주변의 철 코어입니다. 기계적 강도가 높지만 와인딩의 조립 및 단열 처리는 비교적 복잡합니다. 일반적으로 소규모 용량 변압기에 사용됩니다.
(2) 권선
와인딩은 변압기의 회로 부분이며, 일반적으로 절연 구리 와이어 또는 알루미늄 와이어로 상처를줍니다. 단일 위상 변압기는 일반적으로 두 개의 권선, 즉 1 차 권선과 2 차 권선을 갖습니다. 1 차 권선은 입력 전기 에너지를 수신하기 위해 전원 공급 장치에 연결됩니다. 2 차 권선은 하중에 연결되어 전기 에너지를 부하에 출력합니다. 와인딩의 회전 수는 변압기의 전압 변환 비율을 결정합니다. 권선의 배열에 따르면, 권선은 동심 및 겹치는 유형으로 나눌 수 있습니다. 동심원 와인딩은 1 차 와인딩과 2 차 권선을 철 코어 컬럼에서 집중시키는 것입니다. 이 권선 방법은 간단한 구조를 가지며 제조가 쉽고 널리 사용됩니다. 겹치는 권선은 1 차 와인딩과 2 차 와인딩을 철 코어 컬럼에서 번갈아 가며 저전압 및 고전류 변압기에 주로 사용됩니다.
II. 전자기 유도 원리 - 단상 변압기 작동의 핵심
작동단일 위상 변압기전자기 유도의 원리에 기초합니다. 1 차 권선의 양쪽 끝에 AC 전압이 적용되면 AC 전류가 권선에서 생성됩니다. 이 AC 전류는 철 코어에서 교대 자기 플럭스를 생성합니다.
전자기 유도 법칙에 따르면, 교류 자기 플럭스는 2 차 권선을 통과하여 2 차 권선에서 유도 된 전자력을 생성 할 것이다. 유도 된 전자력의 크기는 자기 플럭스의 변화 속도와 2 차 권선의 회전 수에 비례합니다. 다시 말해, 자기 플럭스가 빨라질수록 2 차 와인딩이 더 많이 회전하고 유도 된 전자력이 생성됩니다.
동시에, 1 차 권선 자체는 또한 교류 자기 플럭스의 통과로 인해 자체 유발 전자력을 생성 할 것이다. 자체 유발 전자 성 힘의 방향은 항상 전류의 변화를 방해합니다. 적용된 전압과 균형을 이루므로 1 차 권선의 전류가 적합한 값으로 안정화 될 수 있습니다.
III. 전압 변환의 비밀
단일 상 변압기의 전압 변환의 키는 1 차 권선과 2 차 권선의 턴 비에 있습니다. 1 차 권선의 회전 수가 N1이고, 2 차 권선의 회전 수는 N2이고, 1 차 전압은 U1이고, 2 차 전압은 U2라고 가정합니다.
전자기 유도의 원리 및 변압기의 이상적인 상태 (다양한 손실 무시)에 따르면, 전압 변환 공식을 얻을 수 있습니다.
u1\/u 2= n1\/n2. (실제 응용 분야에서 약 3-5% 손실을 고려해야합니다.)
From this formula, it can be seen that when N1>N2, U1>U2, 변압기는 스텝 다운의 역할을합니다. N1 일 때
예를 들어, 전력 전송에서 라인 손실을 줄이기 위해 고전압 전송이 일반적으로 사용됩니다. 발전소에 의해 생성 된 전기 에너지는 먼저 스텝 업 변압기를 통과하여 전압을 증가시킨 다음 먼 곳으로 전달합니다. 사용자 끝에 도달 한 후, 전압은 스텝 다운 변압기를 통해 사용자에게 적합한 레벨로 감소됩니다.
IV. 현재와 힘 사이의 관계
이상적인 변압기에서 입력 전력은 출력 전력, 즉 P 1= P2와 같습니다. 그리고 p=ui, u1i 1= u2i2 때문에. 전압 변환 공식과 결합
u1\/u 2= n1\/n2, 전류 변환 공식을 도출 할 수 있습니다 : i1\/i 2= u2\/u1.
이는 전압이 증가하면 전류가 그에 따라 감소한다는 것을 의미합니다. 전압이 감소하면 전류가 그에 따라 증가합니다. 전류와 전압 사이의 역 관계는 변압기가 전류를 변환하면서 전압을 변형시켜 다른 하중의 현재 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
V. 실제 작업의 손실 및 효율성
실제 응용 프로그램에서단일 위상 변압기이상적이지 않으며, 주로 구리 손실과 철 손실을 포함하여 다양한 손실이있을 것입니다.
구리 손실은 와인딩 저항의 존재 때문입니다. 전류가 와인딩을 통과하면 열이 생성되어 전기 에너지의 일부가 소비됩니다. 구리 손실의 크기는 와인딩의 저항과 전류 제곱에 비례합니다.
철 손실에는 히스테리시스 손실 및 와상 전류 손실이 포함됩니다. 히스테리시스 손실은 교류 자기장의 작용 하에서 철 코어에서 자기 도메인의 연속적인 뒤집기에 의해 야기 된 에너지 손실이며; 와상 전류 손실은 철 코어에서 유도 된 전기 력을 생성하는 교류 자기 플럭스에 기인하여 철 코어에서 와전류 전류를 형성하고, 철 코어 저항의 와전류에 의해 생성 된 열 손실.
변압기의 효율은 출력 전력 대 입력 전력의 비율, 즉 η=p2\/p1 × 100%를 나타냅니다. 변압기의 효율을 향상시키기 위해, 높은 자기 투과성 실리콘 스틸 시트를 사용하여 코어를 만들고 와인딩의 저항을 줄이는 등의 손실을 줄이기 위해 일련의 측정을 취해야합니다.
단일 위상 변압기전자기 유도의 원리에 따라 고유 한 구조 및 작업 모드를 통해 전압 변환 및 전력 전송을 실현합니다. 실제 작업에는 손실이 있지만 지속적인 기술 개선 및 최적화를 통해 전력 시스템에서 대체 할 수없는 역할을 수행하여 삶과 생산에 안정적이고 신뢰할 수있는 전력 지원을 제공합니다.
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