소방전기 일반›전기기기·계측

변압기와 전력변환

Transformer & Power Conversion

변압기 = 전압을 바꾸는 장치

변압기의 1차·2차 코일과 권선비에 따른 전압·전류 변환

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💡 기어비 비유
①변압기의 권선비 = 자전거 기어비
②감은수 많은 쪽 = 전압 높고 전류 작다
③감은수 적은 쪽 = 전압 낮고 전류 크다
④전력(P=VI)은 양쪽이 동일 (이상적 경우)
변압기의 핵심 공식
변압기 전압비
V1V2 = N1N2 = a
1차전압 / 2차전압 = 1차감은수 / 2차감은수 = 권선비
변압기 전류비
I1I2 = N2N1 = 1a
전류비는 전압비의 역수!
변압기 효율
η = P출력P입력 × 100 = P출력P출력 + P손실 × 100 [%]
효율 = 출력 / (출력 + 손실)
⚡ 전압 올리면 전류 줄어든다
①전력 보존: V₁I₁ = V₂I₂
②전압 2배 → 전류 1/2
③송전 시 고전압 사용 이유: 전류 줄여서 I²R 손실 감소
변압기 손실

철손 vs 동손

📊변압기 손실 비교
구분철손(무부하손)동손(부하손)
발생 원인자속 변화에 의한 철심 손실전류에 의한 코일 저항 손실
종류히스테리시스손 + 와류손I²R 손실
부하 의존부하와 무관 (항상 일정)부하(전류)에 비례
줄이는 방법규소강판, 얇은 적층굵은 전선, 짧게
최대효율 조건
철손 = 동손
철손과 동손이 같을 때 효율 최대!
💡 소방 관련
①비상전원용 변압기는 효율이 중요
②손실 = 열 발생 → 과열 시 화재 위험
③변압기 과부하 → 동손 급증 → 온도 상승
정류기 — 교류를 직류로

반파·전파·브리지 정류의 출력 파형 비교

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정류 방식 비교

📊반파·전파·브리지 정류
구분반파전파(CT)브리지
다이오드 수1개2개4개
평균전압0.45V0.9V0.9V
맥동률121%48%48%
효율40.5%81.1%81.1%
변압기불필요CT 필요불필요

전력용 반도체

🌳주요 전력용 반도체 소자
시험 총정리
변압기 전압비
V1V2 = N1N2
전압비 = 권선비
변압기 전류비
I1I2 = N2N1
전류비 = 권선비의 역수
최대효율 조건
철손 = 동손
두 손실이 같을 때 효율 최대
브리지 정류 평균전압
Vdc = 2Vmπ ≈ 0.9V
다이오드 4개, 변압기 불필요
🎯 시험 포인트
①전압비 = 권선비, 전류비 = 역수 — 반드시 구분
②최대효율 조건: 철손 = 동손
③반파 평균전압 0.45V, 전파/브리지 0.9V
④SCR: 게이트로 ON, 전류=0에서 OFF
⑤IGBT = 인버터·UPS의 핵심 소자 (소방 비상전원)