변압기 원리와 특징, 변압기 도트 규약

안녕하십니까

전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다 

오늘의 주제는

변압기의 특징과 용도, 변압기의 도트 규약

 

1. 변압기의 특징

그림 1_변압기 구성 모습

변압기는 앞에서 다루었던 자성체에 2개 이상의 도선 코일로 감긴 형태를 가지며

아래 그림처럼 철심 내의 자속을 통해 두 코일은 서로 영향을 받는 모습을 보실 수 있습니다.

또한, 변압기의 가장 큰 특징으로는 입력 대비 출력, 출력 대비 입력을 변환하는 용도로 사용됩니다. 

따라서 교류 전기에너지를 자계 작용에 의하여 주파수는 동일하지만 다른 전압의 크기로 변환하는 데 사용합니다.

 

2. 변압기의 용도

변압기의 가장 큰 용도로는 에너지를 전달하는 용도로 사용됩니다.

하나의 회로에서 다른 회로에 에너지를 전달하기 위하여 사용되며

두 회로는 변압기에 의하여 절연된 상태라고 말할 수 있습니다.

 

두 번째 용도로는 승압 및 강압을 위하여 사용됩니다.

1차 측과 2차 측의 권선 비에 따라 전압 크기가 변환되기 때문에 승압 및 강압이 가능합니다.

 

세 번째로는 위에서 언급했듯이 회로 분리 용도로 사용됩니다.

변압기가 동작하게 되면 자기적으로는 연결되어있지만 전기적으로는 분리되어 있기 때문에

전기적 분리를 위하여 변압기가 사용됩니다.

 

하지만 변압기는 1차 측에 대한 2차 측의 주파수를 변환할 수 없이 동일한 주파수만 가능하고

직류에는 동작하지 않는 단점이 존재합니다.

 

3. 변압기 도트 규약

도트 규약은 변압기를 회로에 표현하기 위한 방법이며, 도트 규약에 따라 변압기 권선을 감는 방향이 결정되기 때문에

매우 중요합니다.

 

전류의 기준 방향이 코일의 도트 방향으로 향하게 되면

반대편 코일에서 유도된 전압의 기준 극성은 도트 표시 단자에서 양(+)입니다.

아래 왼쪽 그림에서 전류가 도트 방향으로 흐르기 때문에

전압 e1은 상단이 양(+)이며 하단은 (-)로 전압강하가 발생됩니다. 

 

또한 전류의 기준 방향이 코일의 도트 표시 단자와 반대편에 위치하면

다른 코일에서는 전압의 기준 극성은 도트 표시 단자에서 음(-)을 나타냅니다.

오른쪽 그림에서는 전류가 도트 반대 방향으로 흐르기 때문에

전압강하 방향이 반대로 형성됩니다.

그림 2_변압기 도트 방향에 따른 전압 방향1

 

또한 1차 측에서 도트 방향으로 전류가 들어가게 되면 2차 측에서는 도트 방향으로 전류가 나오게 되고

1차 측에서 도트 방향으로 전류가 나오게 되면 2차 측에서는 전류가 들어가는 방향으로 형성됩니다.

그림 3_변압기 도트 방향에 따른 전압 방향2

따라서 도트가 서로 반대 방향으로 표현되어도

도트에 맞게 들어가는 방향 혹은 나오는 방향으로 전류 패스가 형성됩니다.

 

그림 2처럼 서로 같은 방향으로 도트가 표현되어 있으면 변압기 설계 시 코일 감는 방향이 동일하게 구성되고

 

그림 3처럼 서로 반대 방향으로 도트가 표현되면 변압기 설계 시 코일 감는 방향을 서로 반대로 설계하게 됩니다.

 

따라서 도트 규약에 따라 변압기 설계가 달라지거나 변압기 설계에 따라 도트를 찍는 위치가 달라지게 됩니다.

 

 

이번 시간에는 변압기의 특징과 도트 규약에 대하여 공부하는 시간을 가져보았습니다.

지금까지 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 이었습니다

감사합니다