누설 인덕턴스 이해

1, 누설 인덕턴스란 무엇입니까?

누설 인덕턴스는 한 권선에서 다른 권선으로의 불완전한 자기 연결로 인해 발생하는 변압기에 존재하는 유도성 구성 요소입니다.

1차 권선을 2차 권선에 연결하지 않는 자속은 1차 권선과 직렬로 유도 임피던스로 작용하므로 이 "누설 인덕턴스"는 이상적인 변압기의 1차 권선 이전에 추가 인덕턴스로 회로도에 표시됩니다.

스위치 모드 전원 공급 장치 및 조명 안정기와 같은 특정 애플리케이션에서는 변압기의 누설 인덕턴스가 제품 설계에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이러한 이유로 누설 인덕턴스의 정확한 측정은 변압기 제조업체에게 중요한 테스트 기능인 경우가 많습니다.

다른 변압기 특성과의 혼동을 피하기 위해 이 기술 노트에서는 권선 저항 또는 권선 간 용량과 같은 다른 손실 구성요소를 언급하지 않습니다.

이상적인 변압기

이론적이고 이상적인 변압기의 경우 손실이 없습니다. 전압은 직접적인 권선비로 변환됩니다. 전류는 권선의 역비로 나타납니다(그림 1).

실제 변압기

실제 변압기에서는 1차 권선의 일부 자속이 2차 권선을 연결하지 못할 수 있습니다.

이 "누설" 자속은 변압기 동작에 전혀 영향을 미치지 않으며 1차 권선과 직렬인 추가 유도 임피던스로 표현될 수 있습니다(그림 2).

실제 변압기와 에어 갭

특정 변압기 설계에서는 누설 인덕턴스가 전체 인덕턴스에서 더 큰 비율을 차지해야 하며 엄격한 허용 오차 범위 내에서 지정됩니다.

누설 인덕턴스의 증가된 비율은 일반적으로 코어 설계에 에어 갭을 도입하여 달성되며, 이에 따라 코어의 투자율과 1차 인덕턴스 값이 감소합니다.

따라서 1차 권선을 2차 권선에 연결하지 않는 플럭스의 비율은 두 권선을 연결하는 플럭스에 비해 증가합니다(그림 3).

2, 누설 인덕턴스 측정이 왜 중요한가요?

누설 인덕턴스(LL)는 권선 부품에서 바람직하지 않을 수 있습니다. 이 경우 값이 낮다는 것을 보여주기 위해 값을 측정하는 것이 중요합니다. 또는 전자 조명 안정기 및 공진 전력 변환기와 같은 일부 애플리케이션에서는 누설 인덕턴스가 의도적으로 도입됩니다. 그 가치는 회로 설계의 필수적인 부분입니다.

이러한 애플리케이션에서 누설 인덕턴스는 완제품의 올바른 작동을 달성하는 데 필수적인 에너지 저장 매체를 제공합니다.

따라서 변압기의 누설 인덕턴스 값이 지정된 한도 내에 있는지 아는 것이 중요합니다.

3, 누설 인덕턴스는 어떻게 측정되나요?

LCR 미터가 개방 회로 2차 단자가 있는 변압기의 1차 권선에 연결된 경우(그림 4) 인덕턴스(L) 값은 1차 인덕턴스(LP)에 누설 인덕턴스(LL)를 더한 값으로 구성됩니다.

LL은 변환기 내의 함수이므로 해당 값을 직접 측정하는 것은 분명히 불가능합니다.
따라서 측정된 총 인덕턴스에서 LP 값을 빼는 방법을 사용해야 합니다.
이는 보조 단자 전체에 단락을 적용하여 달성됩니다(그림 5).

완벽한 단락으로 인해 출력 단자(그림 6)에 0V가 발생하고, 변압기 동작을 통해 1차 인덕턴스에도 0V가 나타납니다.

따라서 1차 단자에서 측정된 인덕턴스 값은 실제 누설 인덕턴스(LL)가 됩니다.

불행하게도 변압기의 2차측에서 완벽한 단락을 달성하는 것은 실험실에서는 어렵고 생산 환경에서는 완전히 비실용적입니다.

생산 과정에서는 수동으로 또는 전환 가능한 릴레이를 통해 단락을 적용하는 것이 일반적입니다.
이러한 조건에서는 완벽한 단락이 이루어질 수 없으며 2차 전압은 실제로 0이 되지 않습니다.

불완전한 단락 회로로 인해 발생한 전압은 1차 인덕턴스 전반에 걸쳐 단락 오류에 권선비를 곱한 값으로 나타납니다(그림 7).

Ls/c는 모든 권선에서 L이 감은 수의 제곱(L α N ² )에 비례하기 때문에 1차 권선에 N ² Ls/c로 반영됩니다.

따라서 Ls/c는 다음의 함수로 반영됩니다.

( Np / Ns ) ^ 2 = ( Lp / Ls )

1차 인덕턴스의 측정된 값은 누설 임피던스와 단락 오류의 반사 임피던스의 합으로 벡터적으로 간주될 수 있습니다. 이는 그림 8에 나와 있습니다.

4, 전통적인 솔루션

누설 인덕턴스의 실제 값을 얻기 위해 엔지니어는 테스트할 변압기의 2차측에 납땜된 단락 회로를 주의 깊게 적용하고 1차측의 인덕턴스 값을 측정합니다.
이 인덕턴스 값은 '실제' 누설 인덕턴스(예: 150μH)로 기록됩니다.

인덕턴스는 생산을 위해 선택한 기술에 따라 납땜된 단락 회로를 단락 클립이나 릴레이 작동 단락 회로 고정 장치로 교체한 후 동일한 변압기에서 측정됩니다.
측정된 인덕턴스가 다시 기록됩니다(예: 180μH).

물론 이 값에는 실제 누설 인덕턴스와 단락 오류 인덕턴스가 포함되어 있으므로 원래 값보다 커집니다.

이 두 값(예: 30μH)의 차이는 불완전한 단락이 있는 경우 정확한 값의 근사치를 얻기 위해 생산 LCR 미터에 프로그래밍된 고정 오프셋으로 생산 테스트에 사용됩니다.

실제로 매번 정확히 동일한 단락 오류를 생성하는 릴레이 기반 또는 수동 기반 단락을 달성하는 것은 불가능합니다.

이러한 단락 오류의 반복 불가능성으로 인해 고정 오프셋은 생산 부서에 정확하고 반복 가능한 결과를 제공할 수 없습니다.

이는 다음 표에 설명되어 있습니다.

5, 볼텍 솔루션

Voltech는 각 테스트 중에 1차 인덕턴스 측정에서 단락 오류를 제거하는 아키텍처와 처리 능력을 갖춘 AT 시리즈 테스터를 개발했습니다.

이 프로세스의 단순화된 버전이 아래에 나와 있습니다.

첫째, LL 테스트의 일부로 테스트 중인 부품의 회전율을 자동으로 측정합니다.
이는 약 1V에서 프로그래밍된 LL 테스트와 동일한 주파수로 수행됩니다.

2차 전압은 2차가 개방 회로인 경우에도 측정됩니다.
이는 위 그래프에서 Vopen을 제공합니다.

둘째, 2차측에 (이상적이지 않은) 단락을 적용한 상태에서 전압과 전류도 측정됩니다.
이는 그래프의 V1/I1 점을 제공합니다.

그런 다음 이 두 점을 추정하여(가정 선형 V/I 선에서) V=0으로 다시 계산하여 Ishort를 제공합니다.
이는 이상적인 단락 조건, 즉 단락이 완벽하고 2차측에 전압 강하가 없는 경우 2차측에서 예상되는 전류 흐름입니다.

이전 무음 TR 결과와 결합된 이 Ishort 값은 1차측에서 해당 전류 효과를 계산하는 데 사용될 수 있으므로 1차측에서 측정된 LL 결과에서 제거됩니다.

이것은 기술을 단순화한 사슴고기입니다.
실제로 측정값은 실제 측정값과 가상 측정값의 조합이므로 해당 기술은 아래에 벡터 형식으로 표시됩니다.

1차 벡터 다이어그램에서 각 측정값은 누설 인덕턴스로 인한 전압과 2차 단락 회로의 오류 전압을 합한 것임을 알 수 있습니다.

단락을 적용하기 전에 Voltech AT 시리즈 테스터는 1차 대 2차 권선비를 측정합니다.
그런 다음 테스터는 내부 릴레이 매트릭스를 사용하여 자동으로 단락을 적용하고 변압기 보조 핀에서 단락 전압을 측정합니다.
이 단락 전압의 벡터에 권선비를 자동으로 곱하여 1차 측정에 반영된 단락 오류 전압과 동일한 '오류 벡터'를 생성합니다.
그런 다음 총 1차측 인덕턴스 값에서 계산된 1차측 오류 벡터를 뺀 값으로 누설 인덕턴스가 계산됩니다.

이 프로세스를 통해 Voltech AT 시리즈 테스터는 단락 가변성에 관계없이 실제 누설 인덕턴스 값을 제공할 수 있습니다.

6, 누설 인덕턴스 결론

누설 인덕턴스는 설계 및 생산 테스트 엔지니어 모두에게 특별한 측정 과제를 제시하는 중요한 변압기 특성입니다.

측정 무결성에 영향을 미치는 요소를 살펴보고 이러한 요소를 극복하기 위한 혁신적인 측정 기술을 개발함으로써 Voltech는 거의 모든 변압기 제조업체가 직면한 측정 가변성 문제에 대한 고유한 솔루션을 제공합니다.

Voltech AT 시리즈 변압기 테스터에 사용할 수 있는 다른 테스트 기능에 대해 궁금한 점이 있으면 언제든지 문의해 주세요.

7, 참조