4. 변압기를 등가회로로 표현하면?

4. 변압기를 등가회로로 표현하면?

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1. 이상적인 변압기의 등가회로
2. 실제 변압기의 등가회로

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1. 이상적인 변압기의 등가회로

이상적인 변압기 등가회로

(1) 이상적인 변압기는 여자전류가 없다.
- 위의 회로에서 보듯이 1차부하전류(I1), 2차부하전류(I2)가 존재하고 여자전류(Io)에 대해서는 고려하지않는다. 여자전류에 관한 회로는 생략되어있다.(*여자전류 : 변압기의 철심을 자화시키기 위한 전류)

(2) 권선의 저항이 없다.
- 전류가 권선을 통과할 때 발생하는 손실에 대해 고려하지 않는다. (=동손이 없다.)
(*동손 : 전기 기기에 생기는 손실 중 권선 저항에 의해서 생기는 줄 손)

(3) 누설자속이 없다.
- 코일이 도선을 통과할 때 주자속이 누설되지 않고 전부 코일 사이를 통과하는 상태이다.

코일 누설자속 없는 상태

(4) 철손이 없다.
- 전류가 흘러서 변압기 철심에 자속을 발생시킬 때 생기는 철손(히스테리시스 손실, 와전류 손실)이 없다.
(*히스테리시스 손실 : 강자성 재료를 교류로서 자화할 때, 발생하는 에너지 손실로서 히스테리시스 곡선이 둘러싸여 있는 면적에 해당.
*와전류 손실 : 맴돌이 전류. 도체 내부에 생기는 기전력에 의해 도체 내부에 소용돌이 모양으로 흐르는 전류, 이 전류에 의한 손실을 와전류손이라 하며 자성체의 온도를 상승시킨다.)

이렇게 변압기가 이상적인 상태라면 E1 x I1 = E2 x I2 가 성립한다.

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2. 실제 변압기의 등가회로

실제 변압기의 등가회로

(1) 실제 변압기는 철심을 자화시키기위한 여자전류가 필요하다. (Io 회로 추가)

(2) 실제 변압기는 권선의 저항이 있다. (r1, r2 추가)

(3) 실제 변압기는 누설자속이 있다. (x1, x2 추가)
- 코일에 전류가 흐를 때 모든 자속이 코일사이를 통과하지 않는다. 코일을 통과하지 못하고 누설되는 자속이 소량존재한다.

코일 누설자속 발생

인덕턴스 L = Φo/ Io 로 표현가능하다. 그리고 L = (Φm + ΦL)/Io = Lm + Ll(자화인덕턴스 + 누설인덕턴스)
여기에 각속도 w를 곱해주면 wL = w(Lm + Ll) -> 리액턴스 X = Xm + Xl(자화리액턴스 + 누설리액턴스)

(4) 실제 변압기는 히스테리시스 손실, 와전류 손실이 존재한다. -> 열 발생 (ri 추가)