제조업체에서 직접 공급하는 변압기

변압기는 변압기나 전압 변환기라고도 하며, 교류 전압이나 교류 전류가 한 전압 레벨에서 다른 전압 레벨로 변환되도록 보장하는 전기 장치이다. 변압기는 전자기 유도로 작동하며 전원 공급에서 중심적인 역할을 한다.

1. 전압 변환
   • 변압기는 전기 에너지를 수송하는 데 사용되는 고전압을 가정과 사업에서 사용할 수 있도록 안전한 낮은 전압으로 변환합니다. 이것은 그것들을 전력망에 없어서는 안 될 것으로 만들어줍니다.
2. 절연
   • 변압기는 또한 전기 시스템을 절연시키는데 역할을 하므로 안전성을 증가시킵니다. 그들은 시스템의 한 부분에서 다른 부분으로 오류나 오류가 확산되는 것을 방지합니다.
3. 전력 분배
   • 전압 변압기는 에너지 손실을 최소화함으로써 장거리에 전기 에너지를 효율적으로 분배할 수 있다. 변압기 없이는 신뢰할 수 있는 전원 공급은 불가능합니다.
4. 신호 전송
   • 통신 기술에서 변압기는 신호 레벨을 조절하고 신호 경로를 분리하는 데 사용된다.

변압기는 종종 변압기, 전류 변압기 또는 전력 변환기라고도 불리며 전기 에너지를 안전하고 효율적으로 사용할 수 있도록 보장하는 데 매우 중요하다.

변압기는 전기 에너지를 한 전압 레벨에서 다른 전압 레벨로 전환할 수 있도록 함께 작동하는 몇 가지 기본 부품으로 구성된다. 여기는 변압기의 구성요소들이 어떻게 함께 작동하는지, 그리고 어떻게 작동하는지에 대한 간단한 설명입니다.

1. 1차 권선
   • 1차 권선은 입력 AC 전압에 연결된 와이어 코일이다. 교류전류가 1차 권선을 통과할 때 변화하는 자기장을 만듭니다.
2. 핵심
   • 핵심은 일반적으로 철과 같은 철자성 물질로 만들어져 자기류선을 집중하고 전도한다. 상기 코어는 상기 1차 권선에서 발생하는 자기장을 증폭시키고 상기 자기장이 상기 2차 권선으로 효율적으로 전달되도록 보장한다.
3. 2차 권선
   • 2차 권선은 코어가 전도하는 자기장을 받는 또 다른 와이어 코일이다. 전자기 유도는 원래 전압 수준에 따라 2차 권선에 전압을 생성한다. 2차 권선이 1차 권선에 비해 얼마나 회전되는지에 따라 전압을 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다(강화 변압기).
4. 어떻게 작동하는지
   • 자기 결합: 1차 권선에 교류 전류가 공급되면 변화하는 자기장을 생성합니다. 이 자기장은 핵심을 통과하여 2차 권선에 도달합니다.
   • 유도: 변화하는 자기장은 2차 권선에 전압을 생성한다. 이 전압은 2차 권선 및 1차 권선 회전수에 비례합니다. 2차 권선이 1차 권선보다 더 많은 회전이 있다면 출력 전압이 더 높아집니다 (스테ップ 업). 회전이 적으면 전압이 낮아진다.
   • 에너지 전달: 전기 에너지는 두 측면 사이에 직접 전기 연결이 없이 1차 측면에서 2차 측면으로 전달됩니다. 이것은 전압을 변환할 수 있으며, 동시에 두 회로 사이의 절연을 보장합니다.
5. 구성 요소 간의 협력
   • 1차 권선은 자기장을 생성한다.
   • 핵심은 이 자기장을 2차 권선으로 전도한다.
   • 2차 권선은 자기장을 전기 에너지로 전환하지만 권선의 수에 따라 전압이 다른다.

이러한 부품 간의 협력으로 변압기는 교류 전압을 효율적으로 변환할 수 있어 전력망 및 전자 장치에서 필수적인 부품이 된다.

응용 프로그램과 요구사항에 따라 사용되는 변압기의 유형이 다양하다. 다음은 가장 일반적인 변압기 유형입니다.

1. 전력 변압기
   • 이 변압기는 송배전시스템에 사용되며 고압 선로의 전압을 소비에 적합한 저압으로 낮추는 데 사용된다. 그들은 발전소, 변전소, 그리고 전력망의 다양한 지점에서 사용됩니다.
2. 배전 변압기
   • 이 변압기는 전력선의 전압을 건물이나 산업 공장에서 소비하기에 적합한 수준으로 낮추는 데 사용된다. 그들은 가정, 사무실, 산업 공장에 전기를 공급하기 위해 배전 시스템에 사용됩니다.
3. 스위치 변압기
   • 이 변압기는 전압 증가 또는 감소를 위해 전자 회로에 사용됩니다. 컴퓨터, 텔레비전, 오디오 증폭기 및 기타 전자 장치와 같은 장치에 사용됩니다.
4. 격리 변압기
   • 이 변압기들은 두 전기 시스템 간의 에너지 전달을 격리하고 동시에 전압을 변화시키는 데 사용됩니다. 그들은 산업 응용 프로그램, 절연 및 안전 응용 프로그램에 사용됩니다.
5. 자동 변압기
   • 이 변압기들은 1차 및 2차 권선으로 역할을 하는 단일 권선을 가지고 있다. 그들은 전압을 증감시키기 위해 사용되며 전압 조절기, 램프, 전기 모터 등의 장치에 사용된다.
6. 소식 변압기
   • 이 변압기들은 회로의 전류 흐름을 제한하고 제어하는 데 사용됩니다. 그들은 전자 회로, 특히 인버터, 정류기, 인버터에 사용됩니다.

이것은 다양한 유형의 변압기와 그 응용의 몇 가지 예일 뿐입니다. 그러나 측정 및 기기 변압기, 충격 변압기, 고압 변압기 등과 같은 특정 응용에 사용되는 다른 전문 변압기가 많다.

변압기는 일반적으로 몇 단계로 제조됩니다. 다음은 제조 공정에 대한 일반적인 설명입니다.

1. 코일을 감다
   • 먼저, 동선을 코어 주위에 감싸서 변압기의 1차 및 2차 코일을 만든다. 핵심은 철, 페라이트 또는 기타 자성 재료와 같은 다양한 재료로 만들 수 있다.
2. 절연
   • 단락을 방지하기 위해 코일은 종이, 플라스틱 필름 또는 에나메일 와이어와 같은 절연 재료로 감싸집니다.
3. 설치
   • 감싸는 코일은 코어에 장착되어 나사나 다른 고정 요소를 사용하여 제자리에 고정되어 있다. 이 단계에서는 방열 또는 하우징과 같은 다른 구성요소의 조립도 포함할 수 있습니다.
4. 테스트 및 품질 관리
   • 조립 후 변압기는 각종 테스트를 받아 전기 성능을 검사하고 필요한 표준에 부합하는지 확인한다.

변압기 제조에 사용되는 재료는 응용 프로그램과 특정 요구사항에 따라 다르다. 다음은 일반적으로 사용되는 재료들 중 일부입니다.

1. 핵심 재료
   • 철이나 강철은 자기적 특성으로 인해 변압기 핵심의 가장 흔한 재료이다. 페라이트 코어는 고주파 또는 스위치 전원 공급에 종종 사용됩니다.
2. 와이어 감기
   • 대부분의 변압기에서 구리선은 전도성과 내열성이 좋기 때문에 코일에 사용된다. 스트랜드 와이어와 같은 특별한 와이어 유형은 고주파 응용 프로그램을 위해 사용할 수 있습니다.
3. 절연재료
   • 종이, 플라스틱 필름, 에나메일 와이어 또는 절연 바니스와 같은 절연 재료는 코일을 절연하고 단락을 방지하기 위해 사용됩니다. 절연 재료의 선택은 유전체 강도, 내열 및 기타 요소에 대한 요구에 따라 달라진다.
4. 하우징 재료
   • 변압기 하우징은 기계적 강도, 환경적 영향에 대한 보호 및 열 방출 요구에 따라 금속, 플라스틱 또는 두 가지 조합과 같은 다양한 재료로 만들 수 있다.

변압기의 정확한 재료는 응용 프로그램과 산업에 따라 다를 수 있다는 점에 주의해야 한다.

변압기는 에너지 변환과 전송에서 중요한 역할을 한다. 그것들은 전압을 증가시키거나 감소시켜 전기 에너지 전송에서 에너지 효율을 높이는 데 사용된다.

장거리에서 전기 에너지를 전송할 때, 전압을 높이면 더욱 효과적인데, 이는 전류를 낮출 수 있기 때문이다. 변압기는 전압을 고압선 수준으로 높여 전류를 최소화하고 전송 과정에서 에너지 손실을 줄인다.

전기 에너지가 주거 지역과 상업 지역에 할당되면 전압이 다시 낮아져 가정과 사업체에 안전하고 효과적으로 사용될 수 있다. 여기가 변전소가 변압기를 사용하는 곳이다.

변압기는 서로 밀접하게 결합된 코일로 구성된다. 자기 유도는 한 코일에서 다른 코일로 에너지를 전달하고 그에 따라 전압을 변환한다. 그러므로 변압기는 전기 에너지의 변환과 전송에서 중요한 역할을 한다.

Transformer model 기술은 전기 에너지의 전송과 분배의 핵심 요소이다. 향후 몇 년 동안 다음과 같은 다양한 발전 및 추세가 나타날 것으로 예상됩니다.

1.효율 향상: 변압기의 효율이 더욱 향상되어 전송 중 에너지 손실을 최소화할 것으로 예상된다. 새로운 재료와 건축 방법은 효율을 높이는 데 도움이 된다.

2.지능형 전력망: 신재생에너지의 통합은 지능형 전력망이 효율적인 송배전을 가능하게 할 것을 요구한다. 변압기는 전압을 조절하고 전류를 제어함으로써 이러한 재생 가능한 에너지를 통합하는 데 중요한 역할을 할 것이다.

3. 컴팩트 트랜스포머: 도시 지역에서 공간은 종종 제한적인 요소이다. 따라서 공간 수요를 줄이고 배치 유연성을 높이기 위해 컴팩트하고 공간 절약형 변압기가 개발될 것으로 예상된다.

4. 지능형 변압기: 센서와 통신기술을 통합하여 실시간으로 변압기를 모니터링하고 제어할 수 있다. 이것은 문제를 더 잘 진단하고, 예방적 유지 관리 및 성능 최적화에 도움이 된다.

5. 절연 개선: 변압기의 절연은 시스템의 안전과 신뢰성에 중요한 역할을 한다. 첨단 절연 재료와 기술의 발전은 변압기의 성능과 수명을 향상시킬 것으로 기대된다.

6. 무게 감소: 변압기는 보통 무거워서 운송과 설치에 어려움을 줄 수 있다. 변압기는 더 가벼운 재료와 첨단 건설 기술을 사용함으로써 무게가 줄어들고 다루기가 더 쉬워질 수 있다.

7. 전자 변압기: 전통적인 변압기는 전자기 유도에 기반한다. 전압과 전류를 제어하기 위해 반도체 부품을 사용하는 전자 변압기는 점점 더 중요해질 것으로 예상된다. 이 변압기들은 기존 변압기보다 더 작고, 효율적이며, 더 정확할 수 있다.

이러한 발전과 추세는 Transformer model 기술의 효율성, 신뢰성, 유연성을 향상시키고 에너지 전송과 분배를 지속가능하게 하는 데 도움이 될 것이다.

전 세계 변압기 제조업체들은 주로 IEC 60076 및 IEEE C57을 기준으로 삼습니다. 이 표준들은 설계, 절연 조정, 온도 상승, 시험 방법 및 단락 내성을 정의합니다.

추가적으로 EN 50588과 같은 지역별 규정이 손실 등급에 적용됩니다. 냉각 방식, 계단식 스위치 및 시험 순서에서 기술적 차이가 발생합니다.

고전압 변압기 애플리케이션에는 정격 전압에 따라 BIL 값(기본 절연 수준)이 75kV에서 1550kV 사이인 IEC 60071에 따른 등급별 절연 시스템이 필요합니다. 오일 페이퍼, SF₆ 가스 또는 연면거리와 이격 거리가 정의된 고체 절연이 사용됩니다.

스위칭 작동이나 낙뢰로 인한 과도 과전압을 제어하는 것이 중요합니다. 절연 조정은 통계적으로 발생하는 과전압을 고려하고 서지 피뢰기를 사용하여 보호 수준을 정의합니다. IEC 60270에 따른 부분 방전 측정은 작동 전압에서 10pC 미만의 한계값으로 절연 품질을 검증합니다.

변압기의 에너지 변환은 교류 자기장을 통한 전기 역학적 결합을 기반으로 이루어지며, 1차측에서 전기 에너지가 자속 밀도 $B$로 변환되어 2차측으로 피드백됩니다. 철 손실을 최소화하기 위해 고주파에서 와전류를 억제하고 절연 코팅으로 자기 히스테리시스를 최적화하는 투과성이 높은 입자 지향 전기 적층이 사용됩니다.

또한 구리 권선의 오믹 손실과 누설 인덕턴스는 에너지 전달 효율을 제한합니다. 엔지니어는 정밀한 권선 형상과 스킨 및 근접 효과를 고려하여 과도 부하 조건에서도 안정적인 전압 비율과 최소한의 열 손실을 보장하기 위해 커플링 정도를 최대화합니다.

변압기 권선에서 누설 인덕턴스는 권선의 기하학적 배열 및 1차 권선과 2차 권선 사이의 거리와 직접적인 상관관계가 있습니다. 전선의 분포가 고르지 않거나 권선 방식이 느슨하면 두 코일을 결합하지 않는 자기장 선이 발생하여 효율이 떨어지고 부하가 변할 때 전압 조정에 부정적인 영향을 미칩니다.

이러한 기생 효과를 최소화하기 위해 엔지니어는 종종 권선을 여러 층으로 나누어 인터리빙하는 샌드위치 와인딩(인터리빙) 기법을 사용합니다. 이 방법은 권선 공간의 유효 두께를 줄이고 자기 결합장을 최적화하여 고주파 애플리케이션의 누설 인덕턴스와 권선 용량을 모두 크게 줄일 수 있습니다.

주로 대량의 전력을 장거리로 수송하거나 산업용 고전압 공정에 공급해야 하는 곳에서 사용됩니다. 고전압 변압기는 변전소에서 발전소의 발전기 전압을 초고압 수준(최대 380kV)으로 변환하는 데 사용되며, 이는 선로 전류를 줄여 전력망의 옴 전송 손실($P = I^2 \cdot R$)을 최소화합니다.

전기 아크로의 작동을 위한 중공업과 입자 가속기 및 X-선 시스템을 위한 의료 기술에서도 필수적입니다. 이러한 분야에서 변압기는 절연 저항 및 열 관리 측면에서 극한의 요구 사항을 충족해야 하며, 종종 특수 절연 오일 또는 주조 수지를 사용하여 유전체 안전과 연속 부하에서 효율적인 열 방출을 보장해야 합니다.

변압기 권선에서는 높은 전계 강도 구배에서 부분 방전 및 권선 단락을 방지하기 위해 층과 권선 사이의 절연이 매우 중요합니다. 엔지니어는 절연 등급(예: 클래스 F 또는 H)을 연속 열 부하에 맞추고 폴리이미드 필름 또는 강화 프레스보드지와 같은 재료를 사용해야 합니다. 이러한 장벽은 특히 과도 부하가 높은 고주파 변압기의 경우 DIN EN 61558에 따라 필요한 연면 거리와 에어 갭을 보장합니다.

또한 함침 또는 진공 캡슐화 기술은 권선 내의 에어 포켓을 제거하여 코로나 저항을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 에나멜 전선 절연과 추가 배리어 절연의 조합은 시스템의 유전체 무결성을 정의합니다. 따라서 장기적으로 열 병목 현상(핫스팟) 없이 1차 회로와 2차 회로 사이에 필요한 테스트 전압을 보장하려면 충전율을 고려한 변압기 권선 절연의 정밀한 설계가 필수적입니다.

고전압 변압기의 예로는 X-선 변압기(50~150kV), 점화 변압기(2~15kV), 테스트 변압기(최대 500kV), 마이크로파 변압기(2~4kV) 등이 있습니다. 이러한 변압기는 저전압 유형과 근본적으로 다릅니다.

저압, 경제형, 절연, 안전 및 토로이달 변압기는 1kV 미만 범위에서 작동하지만 고전압 변압기는 1kV 이상을 생성합니다. 특수 기능: 극한의 절연 요구 사항(오일, SF6, 진공), 코로나 보호, 섬락 저항. 변환 비율은 1:1 ~ 1:10 대신 1:100 ~ 1:1000인 경우가 많습니다.

ROTIMA는 스위스의 전통적인 에너지 또는 고전력 변압기 제조업체가 아니라 전자 및 산업용 애플리케이션을 위한 맞춤형 변압기 및 유도성 부품을 공급하는 업체입니다.

스위스 환경에서 ROTIMA는 중소형 시리즈의 특수 변압기 솔루션을 위한 개발, 제조 및 유통 파트너로서 전력 전자 분야의 기존 제조업체를 보완하는 역할을 하고 있습니다.

로티마는 스위스의 엔지니어들에게 산업 제어 시스템, 전력 전자 및 자동화에 최적화된 맞춤형 변압기에 대한 액세스를 제공합니다. 변압기는 전문 제조업체에서 공급되며 전기 매개변수, 온도 및 부하 요구 사항에 대한 테스트를 거칩니다.


ROTIMA는 또한 기술 자문을 제공하고 적합한 설계 및 변형을 선택하여 기존 시스템에 통합합니다. 따라서 이 회사는 까다로운 산업 프로젝트를 위한 제조 기술과 실제 애플리케이션 간의 연결고리 역할을 합니다.