절연 변압기
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1. 개요
절연 변압기는 1차 회로와 2차 회로가 전기적으로 분리되어 있는 변압기를 의미하며, 자동 변압기와 구별하기 위해 사용되기도 한다. 1차 권선과 2차 권선 사이의 용량성 결합에 주의하여 설계되며, 페러데이 차폐를 통해 공통 모드 노이즈를 줄인다. 절연 변압기는 전자 기기 시험 및 수리, 의료 장비, 펄스 회로, 높은 전위의 장비 전원 공급 등 다양한 분야에서 사용된다. 특히 전자 기기 테스트 시 안전을 위해 사용되며, 의료 장비에서는 전기 절연의 중요성이 강조된다.
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| 절연 변압기 | |
|---|---|
| 절연 변압기 | |
 | |
| 유형 | 변압기 |
| 용도 | 전기적 절연 |
| 관련 표준 | IEC 61558-2-4 IEC 60601-1 UL 60601-1 |
| 설명 | |
| 기능 | 전원과 장비를 절연 |
| 작동 원리 | 전자기 유도 |
| 절연 | 1차 권선과 2차 권선 사이에 |
| 절연 내력 시험 | 일반적으로 1차-2차 권선 간 4kVrms 이상 |
| 응용 분야 | |
| 의료 기기 | 환자 안전을 위해 |
| 산업 자동화 | 제어 회로 보호 |
| 전력 시스템 | 접지 시스템 분리 |
| 음향 장비 | 접지 루프 제거 |
| 실험실 장비 | 안전한 전원 공급 |
| 특징 | |
| 공통 모드 잡음 제거 | 전원 라인의 잡음 감소 |
| 안전 | 감전 위험 감소 |
| 전압 변환 | 승압 또는 강압 가능 (절연 기능과 별개) |
| 설계 고려 사항 | |
| 절연 등급 | 적용 분야에 따라 적절한 절연 등급 선택 |
| 전력 용량 | 필요한 전력 용량에 맞는 변압기 선택 |
| 안전 표준 준수 | 관련 안전 표준 (IEC, UL 등) 준수 |
2. 용어
때때로 이 용어는 장치가 1차 회로와 2차 회로가 연결된 자동 변압기가 아님을 강조하기 위해 사용된다.[3] 1차 측과 2차 측 사이에 지정된 절연을 가진 전력 변압기는 이러한 기능이 주된 기능이 아닌 한 일반적으로 "절연 변압기"로만 묘사되지 않는다. 회로를 절연하는 것이 ''주된'' 목적인 변압기만이 일상적으로 절연 변압기로 묘사된다.
절연 변압기는 두 권선 사이의 용량성 결합에 주의하여 설계된다. 1차 권선과 2차 권선 사이의 정전 용량은 1차 권선에서 2차 권선으로 교류 전류를 결합시킨다. 1차 권선과 2차 권선 사이에 접지된 페러데이 차폐는 공통 모드 노이즈의 결합을 크게 줄여준다. 이것은 또 다른 권선이거나 권선을 둘러싼 금속 스트립일 수 있다.
3. 작동 원리
차동 노이즈는 절연 변압기의 1차 권선에서 2차 권선으로 자기적으로 결합될 수 있으며, 문제가 발생하면 전자 필터로 제거해야 한다.
4. 응용 분야
4. 1. 전자기기 시험 및 수리
전자 제품 테스트 및 수리에서 절연 변압기는 안전을 위해 사용되는 1:1 (부하 상태) 전력 변압기이다. 절연 변압기가 없으면 테스트 대상 장치의 노출된 활선 금속은 난방 라디에이터 또는 오실로스코프 접지선과 같은 접지된 물체에 대해 위험한 전압을 갖는다. (일부 구식 진공관 장비와 활성 섀시의 경우 특히 위험하다). 변압기를 사용하면 변압기 2차측과 1차측 사이에 전도성 연결이 없으므로 노출된 활선 금속이 접지에 연결되어도 작은 누설 전류만 흐른다.[5]
절연 변압기를 사용하더라도 격리된 장치의 구성 요소 간에 위험한 전압이 여전히 존재할 수 있다. 따라서 작업자가 회로의 여러 요소를 만져 치명적인 전압에 노출될 가능성이 여전히 있다. 절연 변압기는 장치가 접지되지 않은 경우 최대 보호 기능을 제공한다. 오실로스코프 또는 벤치탑 멀티미터와 같은 테스트 장비에 연결하면 회로가 접지될 수 있다.[5]
전기 절연은 의료 장비에서 특히 중요하게 여겨지며 특수 표준이 적용된다. 종종 시스템은 고장 조건이 전원을 차단하지 않고 경고를 생성하도록 추가로 설계되어야 한다.[5]
4. 2. 의료 장비
4. 3. 펄스 변압기
Halo TG110-S050N2RL 10/100BASE-TX 이더넷 펄스 변압기는 SO-16 패키지로 제공된다.[3][4] 일부 소형 변압기는 펄스 회로에서 절연용으로 사용된다.[3][4]
4. 4. 높은 전위의 장비 공급
절연 변압기는 접지 전위가 아닌 장치의 전원 공급에도 사용된다. 오스틴 변압기는 마스트 안테나의 항공 교통 장애물 경고등 전원 공급에 사용되는 예시이다. 절연 변압기가 없으면 마스트의 조명 회로가 전원 공급 장치를 통해 무선 주파수 에너지를 접지로 전달하게 된다.
참조
[1]
서적
Electronic Systems Maintenance
CRC Press
2001
[2]
간행물
Self Supporting Communications Tower (20 to 100 feet)
https://ftp.txdot.go[...]
Texas Department of Transportation
[3]
웹사이트
Website of typical electronics distributor
http://uk.farnell.co[...]
[4]
간행물
Specification of a typical line of high-frequency electrically isolating pulse transformers in 16-pin DIL package
http://www.murata-ps[...]
The manufacturer
[5]
서적
IEEE Recommended Practice for Electric Systems in Health Care Facilities, IEEE Standard 602-1996
IEEE
1996
[6]
서적
Electronic Systems Maintenance
CRC Press
2001
[7]
간행물
Self Supporting Communications Tower (20 to 100 feet)
https://ftp.txdot.go[...]
Texas Department of Transportation
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