Transformer에 대해서(변압기)

앞에서 Inductor에 대해 정리할 때 문득 코일이라고 하는 것을 가장 흔하게 볼 수 있는 부분이

바로 변압기에 있는 코일이라는 것이 생각났습니다.

그래서 이번엔 변압기(Transformer)라는 놈에 대해 살짝 정리해 볼까 합니다.

예전에 친구가 저에게 했던 말이 생각나네요..

친구 : 야~ 너희 집에 도란스 있냐?

나   : 도란스가 모냐? -_-;

친구 : 아 도란스 몰라? 변압기~~~

나   : 왜 그게 도란스냐~-.- 변압기지~!

그게 트랜스를 일본말로 도란스~도란스~라 하는데.. 어른들이 많이 쓰는 말이죠~ 도라버리겠으~ㅡㅡㅋ

사실 말로 듣고도 도란스가 변압기인지 첨 알았드랬죠..;;(일본어 쓰지 맙시다요~)

우리가 생활에서 AC110V -> AC220V 또는 AC220V -> AC110V로 만들때 변압기를 사용하지요~

물론 요즘은 대부분의 제품이 AC 220V로 나오고.. 실내의 단자도 대부분 220V 용이니 그렇게 할수밖에 없지요~

그래도 제가 초등학교때부터 고등학교때까지 살던 집에는 110V단자가 많이 있었습니다.

솔직히 옆나라 일본같은 경우도 아직 110V를 사용하고 있지요~ 다른 나라들도 220V를 사용하지 않는 나라가 많습니다요~

이제 각설하고 본론으로 들어갈까요~~

변압기의 원리는 일단 페러데이의 법칙(Faraday’s law -> 전 day라길래 무슨 날인줄 알았습니다..-.-)을 기반으로 합니다.

그냥 사전적인 의미로 말하면

자기적으로 결합되어있는 두개의 코일이 있을 때,한 코일의 전류가 변화하면 다른 코일에 기전력이 발생하여 유도됨.

이라는 어려운 말로 되어있습니다.. 아놔 당췌 뭔소린지..-_-;

그림으로 알기쉽게 설명해보죠~

본래 위와 같이 DC에서는 변압기를 사용하지 않는 것이 원칙이지만 꼭 사용하지 말라는 법은 없지요~

암튼 일단 설명을 해보도록 해요~

위와 같은 회로가 있고.. 각 코일은 철심에 위의 모양과 같이 감겨져 있어요~

이 때 각각의 코일이 감겨진 방향을 잘 보시면 서로 반대방향으로 감겨져 있다는 것에 주의해주셔야 합니다!!

동작 순서를 볼까요~

1) 스위치을 닫으면 왼쪽의 코일에 I1이 흐르게 되고, 이는 코일에 전류가 흐르지 않다가 흐르게 되는 것이니까 전류에 변화가생기게 되지요~

2) 이는 전류가 흐르니까 자기장을 만들게 되어 Mutual flux(상호자속)에 변화가 일어나고 자속은 위의 그림과 같이 시계   방향으로 향하게 됩니다.

3) 근데 이때 우리가 전에 배웠던 것과 같이 갑자기 자기장의 방향이 바뀌려 하니까 그에 반대되는 힘인 역기전력이 발생   하게 되요~(렌츠의 법칙)

물론 이 역기전력은 I1에 대해 반대 방향으로 I1의 흐름을 방해하죠..하지만.. 완전히 막아버릴만큼은 아니에요~~

4) 이런 자속의 변화에 따라 2차측의 코일에도 자속의 변화가 생기게 됩니다. 이는 마치 우리가 코일안에 자석을 밀어넣는 것과 같은 원리가 되구요..(코일안에 자석을 휙~하고 넣어주면 순간 전류가 흐른다는 것 알고 계시죠?)

5) 코일에 자석이 휙~하고 들어오는 것으로 인해 자기장의 변화가 생기니까 여기에서도 역시 역기전력이 생기게 되요~

즉, 이런 역기전력으로 2차측 코일에 전류가 흐르게 된다 이거죠~(위 그림의 방향에 주의하세요~)

바로 이것이 전자기 유도현상이라는 것이죠~

근데 여기서 주의할 것이 이건 DC이다 보니까 전류가 변화하는 시점(flux가 변화)에만 전류가 흐르게 된다는 거에요~

스위치를 스위치가 열리고 닫치는 순간에 전류가 증가하고 감소하게 되니까 이런 때에만 전자기 유도 현상이 일어난다는 것이죠~

그래서 본래에는 DC에서 사용하지 않고 AC에서 사용하는 거지요~

위와 같이 DC로 사용할때에는 2차측의 부하전에 Diode를 달아주어야 하겠죠~

참고적으로~

실제 Fly back Convertor와 같은 회로에서는 스위칭 동작을 TR이나 FET로 해주어 Capacitor를 충전하게 하는 용도로도 사용되요~

또한 중요한 포인트는 1차측 코일의 전압과 전달되는 2차측 코일의 전압의 비는 코일을 감은수인 권선수(N1과 N2)의 비와 상응한다는 것이죠. 즉, 유기전압의 비율이 권수비율과 같다는 말이 되는데.. 사실 이것은 이상적일 때입니다.

왜냐하면 철심에 의해 누설되는 자속이 있기 때문이에요~~

출처 – http://j102.net/3578