변압기란(Transformer) 말 그대로 전압을 바꾸는 기기를 뜻합니다. 전압의 압력을 변화시키는 기기라고 생각하면 될 것 같습니다. 영어로는 Transformer 혹은 Trans라고 부르며, 과거에는 일본에서 넘어오면서 도란스라고 불렸으나 정확한 용어는 트랜스포머(Transformer)입니다. 변압기(Transformer)의 구성으로는 실리콘 스틸 또는 비정질의 철심과 권으로 구성되어 있으며, 교류 전력을 받아 전자 유도 작용에 의해 전압으로 바꿀 수 있습니다. 철심에 두 권선을 감고 한쪽에 권선에 교류 전압을 인가하면, 철심 내부에 교번 자계가 발생하는 전자기 유도에 의해 다른 쪽의 코일에 교번 전압을 발생시킵니다. 변압기(Transformer)는 하나의 회로에서 교류 전압을 받아 변성된 전압을 다른 회로에 공급하지만 변압기를 사용하여 주파수는 바꿀 수 없습니다.
전기는 발전소에서 만들어져서 일반 가정 또는 회사까지 오게 되는데 여라 가지의 과정을 거치게 됩니다. 이러한 과정을 거치는 이유는 발전소에서 일반 가정까지 전기를 보내기에는 전압이 너무 낮아서 낮은 전압으로 똑같은 전력을 보내기 위해서는 전선이 굵어지게 되고 중간에 많은 손실이 일어나기 때문입니다. 송전 방법으로는 발전소에서 대략 11KV 정도 만들어진 전압을 변전소를 통해서 765KV까지 승압을 시키고 먼 거리를 보내 다시 345,154KV로 강압을 시킵니다. 그다음 시내에 있는 변전소를 통해서 22.9KV로 낮추게 되면 전봇대에 전주를 통해 전기를 흘릴 수 있습니다. 일반 가정집은 220V를 사용하기 때문에 전봇대에서 다시 주상변압기를 통하거나 아파트 단지 같은 경우는 아파트 안에 있는 변압기를 통해서 가정에서 사용할 수 있는 220V를 만들어 줍니다.
전기는 크게 AC(Alternating current), DC(Direct current)로 나누어집니다. AC(Alternating current)는 시간에 따라 주기적으로 크기와 방향이 변하는 전류 즉, 주파수를 가지고 있는 전류로 +,-단자를 구별하지 않습니다. DC(Direct current)는 연속 전류로 항상 같은 방향으로 흐르기에 별도의 주파수가 없고 +,-단자가 구분되어 있습니다. 그렇다면 교류 신호를 송전에 사용하는 이유는 뭘까? 변압기(Transformer)에 직류(DC) 전원을 걸었을 경우에는 자속의 변화가 없기 때문에 2차 측에 전압이 유도되지 않습니다. 그래서 과거에 에디슨과 테슬라가 논쟁을 했을 때 에디슨이 질 수밖에 없었던 이유는 테슬라의 이런 교류(AC) 시스템은 전압을 멀리 보낼 때 다운되더라도 변압기를 통해 승압을 시켜 멀리 보낼 수 있었습니다. 그리고 발전소를 시내 한가운데에 놓지 않고 산간지역 같은 먼 곳에서 전압을 오게 하고 다시 승압과 강압을 이용하여 전압을 사용할 수 있기에 현재 교류가 송전에 사용되었습니다.
변압기(Transformer)의 주요 구성 재료로서 구리와 철이 있습니다. 금속 편인 철 덩어리에 구리선을 1차 측과 2차 측에 구리선을 감고 1차 측에는 전원을 2차 측에는 부하를 걸어주면 기본적인 구조가 됩니다. 전선은 전류가 흐르게 되면 자기장이 만들어지는데 앙페르에 오른손 법칙에 따라서 코일이 여러 번 감겨 있으면 그 자기장이 커지게 됩니다. 이러한 코일을 감은 수를 권선수라고 부르게 됩니다. 이렇게 생성된 자기장은 원래 라면 퍼지게 되는데 철이라는 금속편에 감게 되면 자기장은 강자성체인 철을 통해서 잘 이동을 하게 됩니다. 1차측 코일에서 생성된 전기는 2차 측에서 자기장의 변화를 감지하고 패러데이의 전자기유도 법칙에 따라서 전기가 생성되게 됩니다. 전압의 크기는 권수에 따라 달라지는데 1차 측에 감은 권수에 비해 2차 측을 2배로 감으면 전압은 2배로 가져갈 수 있습니다. 하지만 전력은 달라지지 않아 전류는 반절로 반감되게 됩니다.
'지식data > 지식 DATA' 카테고리의 다른 글
| 다이오드의 종류(Schottky, Zener diode, CRD 등) (2) | 2024.01.06 |
|---|---|
| FPGA와 ASIC의 차이점은 무엇인가? (0) | 2023.12.20 |
| 높은 곳(고지대)으로 갈 수록 추운 이유는? (0) | 2019.12.19 |
| 비접촉식(적외선) 온도 센서의 원리 및 흑체용도 (0) | 2019.11.05 |