변류기를 사용하면 고전류를 측정 가능한 전류 범위로 변환 할 수 있습니다. 여러 보호 시스템에 통합 된 릴레이는 변류기에 의해 공급되는 전류를 사용하여 작동 할 수 있도록 구현됩니다. 또한 일반적인 저 범위 전류계를 사용하여 높은 크기의 교류를 측정하는 것이 어렵다고 간주되므로 전류 트랜스포머는 측정 및 절연 목적의 중간 단계로 사용됩니다.
그림 1. 다양한 변류기. 이미지 제공 : Talema Group.
마그네틱 구성 요소들일반적으로 수십 년 동안 다양한 전력 전자 장치에 사용되었습니다. 그들은 다양한 단계와 여러 형태에서 전력의 제어, 전송 및 조절에 사용됩니다.
디자이너는 성능 향상을 위해 항상 새로운 재료, 토폴로지 및 프로세스를 찾고 있습니다. 자기학의 디자인이 과학 이라기보다 예술에 더 가깝다고 여겨지는 시대가있었습니다. 이는 설계가 시행 착오 기법, 경험적 공식 및 경험 법칙 고려 사항에 대부분 의존했기 때문입니다. 또한 설계 프로세스를보다 안정적이고 반복 가능하도록 표준화하려는 시도가 여러 차례있었습니다.
변류기의 작동 원리와 관련된 주요 개념에 대해 자세히 알아 보려면 계속 읽으십시오.
변류기 및 회로 개요
전류 트랜스포머는 일반적으로 측정 또는 피드백 회로를 위해 고전력 회로에서 흐르는 전류를 측정하는 데 사용됩니다. 전류 경로와 직렬로 연결된 전류 션트를 사용하여 전류를 측정하는 것보다 변류기를 사용하는 것이 선호됩니다. 변류기의 장점은 전력 회로와 측정 회로 사이에 절연을 제공하고 전력 손실에 대한 기여도가 낮으며 공통 모드 제거가 우수하기 때문입니다. [1]. 일반적으로 변압기는 AC 커플 링을 지원합니다. 전압 그리고 DC 절연과 함께 전류 레벨 변환 [2].
그림 2. 고전류 측정을위한 변류기 사용. [삼]
변류기에 대한 실제 설계 고려 사항은 XNUMX 차 및 XNUMX 차 권선 전류의 필요한 값을 효과적으로 전도하는 능력에 의해 결정됩니다. 이는 적절한 전력 커플 링을 달성 할 수있는 능력과 함께 올바른 도체 선택으로 이어집니다. 이상적으로는 누설 및 전류 손실 (히스테리시스 또는 에디)이없는 엄격한 전압 레귤레이션과 낮은 전체 여자 전류 왜곡이 필요합니다.
이러한 모든 설계 목표를 완전히 충족해야하는 경우 결과 제품은 부피가 커져서 다시 의도하지 않을 수 있습니다. 따라서 이러한 고려 사항을 기반으로 최상의 설계를 달성한다는 측면에서 스트라이크하는 것은 매우 어려운 균형입니다.
작동 원리
변류기는 XNUMX 차측을 통해 흐르는 전류에 비례하는 XNUMX 차 전류를 생성하는 전류 변환기 제품군에 속합니다.
4 차 권선은 단면적이 큰 하나 이상의 권선으로 구성되고 일반적으로 전류 흐름을 감지해야하는 회로와 직렬로 연결되도록 설계되었습니다 [XNUMX].
XNUMX 차 권선은 권선 수가 더 많고 단면적이 작은 와이어로 만들어집니다. XNUMX 차 권선은 릴레이의 작동 코일 또는 전류 측정기에 연결됩니다.
그림 3. 변류기 표현 [4]
특정 유형의 변류기의 적용 영역은 정밀도, XNUMX 차 대 XNUMX 차 전류의 비율, 사용 된 절연 유형, 기계적 구조 및 외부 작동 조건에 따라 결정됩니다.
변류기의 작동은 기본적으로 승압 변압기로 작동하기 때문에 기존 전력 변압기의 작동과 유사합니다. 일반적으로 전류 값은 고전압 측에서 더 낮고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 따라서 XNUMX 차측에 전원이 공급되면 XNUMX 차측의 암페어 턴이 코어에 자기장을 생성합니다.
생성 된 자속으로 인해 XNUMX 차측에서 기전력이 유도되어 XNUMX 차 전류를 유도합니다. 암페어 턴은 XNUMX 차측과 XNUMX 차측에서 균형을 이루며 XNUMX 차측 전압 강하가 훨씬 적어 XNUMX 차 전류가 XNUMX 차 전류와 독립적입니다.
변류기 설계 통찰력
변류기의 설계는 비용, 무게, 권선의 권선 수 및 전체 성능의 절충안입니다 [1]. 코어 영역을 늘리면 성능이 향상되지만 비용과 전체 크기에 부정적인 영향을줍니다. 페라이트 또는 강철 코어가 사용되며 더 많은 수의 XNUMX 차 턴이 선호됩니다. 일반적으로 좋은 변류기 설계는 XNUMX 차측의 낮은 전압, 고 투자율 재료, 높은 코어 영역 및 큰 XNUMX 차 권선을 사용하는 데 중점을 둡니다.
코어 재료를 선택할 때 일반적으로 고려해야 할 사항에는 낮은 코어 손실, 낮은 저항 값 및 낮은 자속 밀도가 포함됩니다. 종이, 광택제, 테이프 재료 및 그 변형은 절연 목적으로 사용됩니다.
변류기는 권 선형 또는 바형이 될 수 있습니다. 권 선형 저전압 애플리케이션의 경우, XNUMX 차 권선이 베이클라이트에 권선 된 다음 층 사이에 적절한 절연이있는 XNUMX 차 권선이 이어집니다. 바 유형에서는 단일 바가 XNUMX 차 권선을 형성하고 코어의 중심을 통과합니다.
그림 4. 변류기는 바형 또는 권선 형일 수 있습니다.
주요 참조 :
- L. Umanand, SR Bhat,“자기 설계 구성 요소들 Switched Mode Power Converters”, Wiley Eastern Limited.
- Marian K. Kazimierczuk, "고주파 자기 부품", John Wiley and Sons, Ltd.
- Marcel Dekkar, "변압기 및 인덕터 설계 핸드북", 2004.
- 현재 변압기