변압기와 전력변환

Transformer & Power Conversion

변압기는 권선비로 전압을 바꾸고, 전류비는 전압비의 역수로 가요. 철손·동손과 효율, 최대효율 조건(철손=동손)이 시험 핵심이에요. 정류는 반파·전파·브리지로 AC를 DC로 바꾸는 전력변환 단계예요. 권선비 슬라이더로 1·2차 전압·전류 변환을 따라가 봐요.

변압기 = 전압을 바꾸는 장치

2차/1차 권수비 N₂/N₁2

💡 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 = P_출력P_입력 × 100 = P_출력P_출력 + P_손실 × 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

Chart변압기 손실 비교

구분	철손(무부하손)	동손(부하손)
발생 원인	자속 변화에 의한 철심 손실	전류에 의한 코일 저항 손실
종류	히스테리시스손 + 와류손	I²R 손실
부하 의존	부하와 무관 (항상 일정)	부하(전류)에 비례
줄이는 방법	규소강판, 얇은 적층	굵은 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

정류 방식0

정류 방식 비교

Chart반파·전파·브리지 정류

구분	반파	전파(CT)	브리지
다이오드 수	1개	2개	4개
평균전압	0.45V	0.9V	0.9V
맥동률	121%	48%	48%
효율	40.5%	81.1%	81.1%
변압기	불필요	CT 필요	불필요

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

V_dc = 2V_mπ ≈ 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)