변압기 설계 방법과 변압기 손실(동손) 분석

안녕하십니까

전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다 

 

오늘의 주제는

변압기 손실 성분 중 동손 분석하기

 

지난 시간 변압기 철손은 크게 두 가지로 나뉜다고 말씀드렸습니다.

히스테리시스손과 와전류손으로 철손이 발생합니다.

철손에 대하여 다시 공부해보실분은 아래 글을 참고해주세요

2022.03.16 - [전력전자/전력전자기초] - 변압기 손실 종류와 철손 (히스테리시스손, 와전류손) 분석

변압기 손실 종류와 철손 (히스테리시스손, 와전류손) 분석

오늘은 변압기를 구성하는 권선에서 발생하는 동손에 대하여 살펴보겠습니다.

 

1. 변압기 설계

변압기를 설계할 때 다음과 같은 순서로 설계를 진행합니다.

변압기 설계 순서

여기서 '턴 수 선정'과 '필요 창면적'을 진행하다 보면 변압기 설계를 마무리하게 됩니다.

턴 수는 원하는 인덕턴스 값을 도출하기 위하여 선정하게 되고

필요 창 면적에서는 변압기에 권선을 턴 수 만큼 감을 수 있는지 계산하는 것과 사용하고자 하는

와이어를 선정하기 위하여 진행하게 됩니다.

 

2. 권선 선정 및 동손 도출

필요 창면적을 계산하게 되면 턴 수에 적합하고, 창면적에 적합한 권선 두께를 선정하게 됩니다.

또한 권선의 허용 전류가 존재하기 때문에 변압기 권선 전류에 따라 권선 단면적이 달라지게됩니다.

저의 경우는 권선을 선정할 때 AWG (Amerian Wire Gauge)에 명시된 규격에 따라 진행합니다.

또한, 변압기의 권선 선정 단계에서 단일 권선일 경우가 있고,

여러 가닥이 합쳐져 있는 Litz 와이어의 경우가 있습니다.

단일 권선이면 AWG에 명시된 저항값을 통해 동손을 도출하면 되지만

Litz 와이어인 경우 한 가닥 당 저항을 계산하고,

Litz 와이어 총저항을 계산하여 동손을 도출해야 합니다.

 

동손 도출 수식은 다음과 같습니다.

 

3. 변압기 총 손실

이렇게 변압기의 동손까지 도출하게 된다면 변압기 손실을 전부 도출할 수 있습니다.

변압기의 총손실을 동손 + 철손으로 계산할 수 있습니다.

 

이렇게 총 4개의 게시물을 통해 변압기를 공부하는 시간을 가져보았습니다.

마지막으로 변압기를 공부할 때 필요한 지식과 앞서 배웠던 변압기 게시물을 정리하며

이번 시간은 마무리하겠습니다.

지금까지 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 이었습니다

감사합니다

 

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