변압기 원리 10분만에 이해하기

 

변압기의 원리는 생각보다 엄청 단순합니다. 하지만 직접 설명하기란 쉽지 않습니다. 오늘은 변압기가 어떻게 작동되는지 알아보고 직접 설명해보는 시간을 가져봄으로써 전기기사 자격 취득 , 면접 , 현장업무에 도움이 되셨으면 좋겠습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 목차

 

• 변압기는 무엇인가
• 변압기의 원리를 알기전에 
• 변압기 원리
• 현장사진
• 설명 해보는 시간

 

 

 

 

 

 

 변압기(Transfomer) 란 무엇인가

 

전류(I)를 바꿔주는 것도 , 전력(P)을 바꿔주는 것도 아닌 말그대로 전압을 바꿔주는 것이 변압기 입니다. 여기 까진 누구나 다 아는 내용입니다. 하지만 왜 하필 전압만 바꿔주는 것일 까요? 변류기나 변력기는 사용 할 수 없는 걸까요 ?

 

 

 

그 이유는 전압을 변압(승압)해야 전기를 멀리 보낼 수 있고 다시 변압(강압)해야 내가 사는집에 220V가 들어올수있기 때문입니다.. (전압을 높일시 선로손실이 줄어드는 장점도 있습니다.)

 

 

 

전기를 만드는 발전소는 우리가 사는 집과 굉장히 멀리 떨어져있습니다. 이론과 공식을 제외하고 상식적으로 생각을 해봤을 때 , 부산에서 서울 까지 물대포를 쏴서 보낼려면 가장 중요한건 수류와 수력이 아닌 수압이 되기 때문입니다.

 

 

 

그래서 변압기를 이용해 전압을 높였다 낮췄다 하면서 발전소에서 내가 사는 곳까지 높은 전압으로 올 수 있는 것입니다.

 

 

 

 

 

물을 멀리 보낼 수 있는건 물 펌프를 통한 수압상승 , 전기를 멀리 보낼 수 있는건 변압기를 통한 전압상승 , 전압이 높아야 발전소에서 우리집까지 전기를 받을 수 있다.

 

그렇게 높은 전압으로 내가 사는 집으로 왔을 땐 다시 전압을 낮춰줘야 한다. 이때도 변압기가 필요하며 이것을 강압이라고 한다.

 

 

 

 

 

 

 

  변압기의 원리를 알기전에 

 

 

 

 

변압기는 대충 생각해보면 철덩어리에 코일을 감아서 1차측에 전기를 흘려주면 코일전선이 닿지 않는 반대쪽 코일에도 전기가 발생하더라 ~ 까지는 알수 있지만 그 안에 숨겨진 물리학의 법칙을 알아야 제대로 이해 할 수 있습니다. 그러기 위해선 렌쯔의 법칙 , 앙페르의 오른나사 법칙 , 패러데이의 법칙을 먼저 이해하셔야 합니다.

 

 

 

2022.07.09 - [전기상식] - 패러데이법칙 5분만에 이해하기

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2022.06.27 - [전기상식] - 렌쯔의법칙 10분만에 이해하기

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2022.07.06 - [전기상식] - 앙페르의 오른손법칙 5분만에 이해하기

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• 렌쯔의 법칙
• 패러데이 법칙
• 앙페르의 오른손 법칙

 

위 3가지 법칙을 이해하지 못하면 변압기를 이해하는데 어려움이 있다. 

 

 

 

 

 

 

 

  변압기의 원리 

 

3가지의 법칙을 이해했다는 가정하에 설명을 해보겠습니다. 

 

 

변압기는 위 3가지 법칙을 이용하여 전기를 만들어냅니다. 렌쯔의법칙 실험에서는 자석을 사람이 직접 손으로 왔다갔다 했지만, 변압기는 그럴 필요가 없습니다.

 

 

 

철덩어리에 전기를 흘려주면 뭐가 되나요 ? 바로 자석이 됩니다. 그래서 전자석이라고 부릅니다. 변압기는 철덩어리에 코일을 감아 교류전류를 흘려줌으로써 철덩어리를 자석으로 만듭니다.

 

 

 

그렇게 2차측으로 간 전자석이 렌쯔의법칙처럼 알아서 왔다갔다 해주는 것입니다. 그로 인해 앙페르의 오른손법칙이 발생하여 변압기 2차측에도 전류가 발생하게 됩니다. 전선이 연결되어 있지 않아도 철덩어리가 전기를 만들어주는 것입니다. 바로 전자유도현상 (가만히 있는데 전기가 유도되어 생겼다) 입니다.

 

 

 

사실 3가지의 법칙이 동시에 작용한다 보면 이해가 더 빠를겁니다.

 

 

 

 

 

 

1차측에서 흘려준 전류로 인해 자속이 2차측으로 넘어갔습니다. 그 자속은 2차측에서 전류를 만들고 다시 철덩어리를 통해 돌아오게 됩니다.

 

 

그런데 내가 보낸 자속이 다시 돌아왔는데 오지마라는 렌쯔의법칙이 발생합니다. 이로 인해 또 반대방향으로 자속이 생기게 되고 전류의 방향이 바뀌게 됩니다. 

 

 

이것이 교류입니다.  내가 집에서 콘센트를 어느방향으로 꽂아도 '펑' 하지 않는 이유입니다. 왜 ? 전류의 방향이 계속 바뀌기 때문입니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

여기서 2차측의 유기기전력의 크기를 결정하는게 패러데이의 법칙입니다. 코일을 얼마나 많이 감느냐 , 자속이 얼마나 크냐 얼마나 빠르게 움직이느냐에 따라 기전력의 크기가 달라지는 것입니다.

 

 

 

 

  현장사진

 

 

 

실제로는 이론에서 배우던 그림과 많이 다르게 생겼습니다. 가까이 가기도 살벌한 진동음이 들립니다. 현장에서는 변압기가 어떻게 연결되어 있는지는 차후에 글을 올려보겠습니다.

 

 

 

 

 

글을 마치며

변압기의 1차측은 당연히 발전기를 통해서 받은 교류전류입니다. 위의 3가지 법칙을 통해 발전기로부터 만들어진 전류를 받아 변압하게 됩니다.

 

 

 전기를 업으로 하고 , 자격증을 취득하셨다면 변압기의 원리는 반드시 설명할 수 있어야 합니다. 현장에서 사수가 너스레 가장 많이 물어보기도 하고 변압기 원리를 알면 PT, CT , 전력수급용 계기용변압기의 원리도 금방 이해가 될것입니다. 

 

 

암기하지마시고 직접 입으로 말해보면서 스스로를 가르쳐 보세요. 이상으로 글을 마치겠습니다.