트랜스포머의 계산 – 변압기의 도선비 및 볼트당 도선수
트랜스포머는 전기 에너지를 한 전기 회로에서 다른 회로로 전달하는 수동 구성 요소입니다. 전 세계적으로 발전, 송전, 배전에서 중요한 역할을 하는 이 장치들은 서로 다른 전압 수준의 회로들 사이에서 전기 에너지의 효율적인 전달을 가능하게 하여 현대 전력 시스템의 신뢰성과 안정성을 보장합니다. 본 글에서는 트랜스포머의 원리, 다양한 유형 및 일상생활에서의 광범위한 응용에 대해 살펴보겠습니다.
트랜스포머의 도선비 및 볼트당 도선수 계산
트랜스포머의 계산은 필요한 입력 및 출력 전압, 전류, 전력에 따라 그 사양을 결정하는 것을 포함합니다. 가장 중요한 매개변수는 도선비, 1차 및 2차 권선의 도선 수, 도선 크기입니다. 도선비와 볼트당 도선수는 트랜스포머 설계 및 분석에서 중요한 개념입니다.
도선비
도선비는 1차 권선(Np)의 도선 수 대 2차 권선(Ns)의 도선 수의 비율입니다. 이는 트랜스포머의 입력(1차) 및 출력(2차) 전압 사이의 관계를 결정합니다. 도선비는 다음과 같이 표현됩니다:
도선비(N) = Np / Ns트랜스포머의 기본 전압 방정식에 따르면, 1차 전압(Vp) 대 2차 전압(Vs)의 비율은 도선비와 같습니다:
Vp / Vs = Np / Ns스텝업 트랜스포머의 경우 도선비는 1보다 크며, 1차 권선의 도선 수가 2차 권선보다 적어 출력 전압이 더 높습니다. 반대로, 스텝다운 트랜스포머의 경우 도선비는 1보다 작으며, 1차 권선의 도선 수가 2차 권선보다 많아 출력 전압이 더 낮습니다.
볼트당 도선수(Tpv)
볼트당 도선수는 출력 전압 당 필요한 권선의 도선 수를 나타내는 트랜스포머 설계에서 사용되는 매개변수입니다. 이는 코어 재질, 코어 크기 및 운영 주파수에 따라 달라집니다. 볼트당 도선수 값은 원하는 전압 변환을 달성하기 위해 1차 및 2차 권선에 필요한 도선 수를 결정하는 데 도움이 됩니다. 볼트당 도선수는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:
Tpv = (4.44 * 10^4 * Ae * Bm * f) / Vp여기서:
Ae는 코어의 효과적인 단면적(cm² 또는 m²)
Bm은 코어 재질의 최대 자속 밀도(T, 테슬라)
f는 운영 주파수(Hz)
Vp는 1차 전압(V)
볼트당 도선수 값이 계산되면, 1차 및 2차 권선의 도선 수를 결정할 수 있습니다:
1차 권선 도선 수(Np) = Vp * Tpv
2차 권선 도선 수(Ns) = Vs * Tpv요약하자면, 도선비는 트랜스포머의 1차 및 2차 측면 사이의 전압 변환을 이해하는 데 필수적이며, 볼트당 도선수는 권선의 적절한 도선 수를 결정하는 데 중요한 매개변수입니다.
예시
240V AC 입력 전압을 12V AC 출력 전압으로 변환하는 단상 스텝다운 트랜스포머 설계 예시를 들어보겠습니다. 출력 전력은 120W입니다.
1단계: 도선비 결정
도선비(N)는 1차 전압(Vp) 대 2차 전압(Vs)의 비율입니다.
N = Vp / Vs
N = 240V / 12V = 202단계: 1차 및 2차 전류 계산
전력(P) 및 입력/출력 전압을 사용하여 전류를 결정합니다.
1차 측(Ip):
Ip = P / Vp
Ip = 120W / 240V = 0.5A2차 측(Is):
Is = P / Vs
Is = 120W / 12V = 10A3단계: 코어 크기 선택 및 도선 수 계산
코어 크기는 전력 등급 및 운영 주파수에 따라 달라집니다. 이 예시에서는 50Hz 주파수에 대해 1.5 cm² 단면적의 코어를 사용합니다. 볼트당 도선수(Tpv)는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다:
Tpv = (4.44 * 10^4 * 1.5 * 1.1 * 50) / 240V = 1.375 도선/볼트이제 1차 및 2차 권선의 도선 수를 계산할 수 있습니다:
1차 권선 도선 수(Np):
Np = Vp * Tpv
Np = 240V * 1.375 도선/볼트 ≈ 330 도선2차 권선 도선 수(Ns):
Ns = Vs * Tpv
Ns = 12V * 1.375 도선/볼트 ≈ 16 도선다음 글
