정류 변압기의 작동 원리와 특성

정류 변압기의 작동 원리

정류 변압기의 작동 원리는 일반적인 변압기와 동일합니다. 변압기는 전자기 유도 원리를 기반으로 교류 전압을 변환하는 장치입니다. 일반적으로 변압기는 공통 철심 주위에 감겨 있는 두 개의 전기적으로 분리된 와인딩(프라이머리 및 세컨더리)으로 구성됩니다. 프라이머리 와인딩이 교류 전원에 연결되면 교류가 자기동력력을 생성하여 폐쇄된 철심 내에서 변동하는 자기 플럭스를 발생시킵니다. 이 변화하는 플럭스는 두 와인딩 모두에 연관되어 같은 주파수의 교류 전압을 세컨더리 와인딩에 유도합니다. 프라이머리와 세컨더리 와인딩 사이의 전압 비는 그들의 회전 수 비율과 같습니다. 예를 들어, 프라이머리가 440회전이고 세컨더리가 220회전이며 입력 전압이 220V라면 출력 전압은 110V가 됩니다. 일부 변압기는 여러 개의 세컨더리 와인딩이나 탭을 통해 다양한 출력 전압을 제공할 수 있습니다.

정류 변압기의 특성

정류 변압기는 정류기를 사용하여 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 정류 시스템을 형성하는데 사용됩니다. 이러한 시스템은 현대 산업 응용 분야에서 가장 흔한 직류 전력 공급원이며 HVDC 송전, 전기 철도, 압연 공장, 도금, 전해 등 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.

정류 변압기의 프라이머리 측은 교류 전력 그리드(그리드 측)에 연결되며, 세컨더리 측은 정류기(밸브 측)에 연결됩니다. 구조적 원리는 표준 변압기와 유사하지만, 정류기라는 독특한 부하로 인해 특정 특성이 부여됩니다:

• 비정현파 전류 파형: 정류 회로에서는 각 팔이 주기 중 일부 시간 동안 교대로 전도되므로, 전도 시간은 주기의 일부분만 차지합니다. 결과적으로 정류기 팔을 통과하는 전류 파형은 정현파가 아닌 불연속적인 직사각형 파형과 유사합니다. 따라서 프라이머리와 세컨더리 와인딩 모두에서 전류 파형은 비정현파가 됩니다. 그림은 YN 연결을 가진 3상 브릿지 정류기의 전류 파형을 보여줍니다. 스러스트 정류기를 사용할 때 더 큰 발화 지연각은 더욱 가파른 전류 변화와 더 많은 고조파 성분을 초래하여 에디 전류 손실을 증가시킵니다. 세컨더리 와인딩이 주기의 일부만 전도하므로 정류 변압기의 활용도는 감소합니다. 동일한 전력 조건에서 정류 변압기는 일반적인 변압기에 비해 보통 더 크고 무거운 경향이 있습니다.

• 등가 정격 용량: 일반 변압기에서는 프라이머리와 세컨더리 측의 전력이 동일하며(손실을 무시하면), 변압기의 정격 용량은 어느 한쪽 와인딩의 전력에 해당합니다. 그러나 정류 변압기의 경우 비정현파 전류 파형으로 인해 프라이머리와 세컨더리의 겉보기 전력이 다를 수 있습니다(예: 반파 정류). 따라서 변압기의 용량은 프라이머리와 세컨더리 와인딩의 겉보기 전력의 평균으로 정의되며, 이를 등가 용량이라고 하며 S = (S₁ + S₂) / 2로 주어집니다. 여기서 S₁과 S₂는 각각 프라이머리와 세컨더리 와인딩의 겉보기 전력입니다.

• 단락 내구성: 일반 변압기와 달리 정류 변압기는 단락 상태에서 엄격한 기계적 강도 요구 사항을 충족해야 합니다. 단락 시 동적 안정성을 확보하는 것은 설계 및 제조 과정에서 중요한 고려사항입니다.