코어 타입과 쉘 타입 변압기: 어느 것이 더 나은 선택일까요?

변압기가 어떻게 작동하는지 생각해 본 적이 있나요? 이 정말 유용한 장치는 우리 집과 마을에 전력을 공급하는 데 도움이 되는 모든 곳에 존재합니다. 하지만 모든 변압기가 똑같이 만들어지는 것은 아닙니다. 변압기는 크게 코어형 변압기와 쉘형 변압기 두 종류가 있습니다. 코어형 변압기와 쉘형 변압기의 가장 큰 차이점은 제작 방식입니다. 이 차이를 아는 것은 모든 작업에 적합한 변압기를 선택하는 데 매우 중요합니다. 이 글에서는 이를 간단하게 설명해 드리겠습니다. 코어 타입과 셸 타입 선택에 대해 알아야 할 모든 것을 보여드리겠습니다. 어떻게 결합되는지, 어떤 용도로 사용되는지, 그리고 필요한 작업에 가장 적합한 것을 선택하는 방법을 배우게 됩니다.

트랜스포머란 무엇이며 다양한 종류가 존재하는 이유는 무엇인가요?

변압기는 전기의 전압 레벨을 변경하는 장비입니다. 전압을 높이거나 낮출 수 있습니다. 이는 전력 시스템에서 매우 중요한 문제입니다. 발전소는 매우 높은 전압에서 전기를 생산합니다. 변압기는 그 전압을 더 높게 만들어 먼 거리를 이동할 수 있도록 합니다. 그 후 다른 배전 변압기가 가정으로 들어오기 전에 전압을 낮춰줍니다. 이렇게 해서 전기를 안전하게 사용할 수 있습니다.

트랜스포머에는 여러 유형이 있지만 가장 잘 알려진 것은 코어 유형과 셸 유형입니다. 왜 크게 두 가지 종류가 있을까요? 그것은 작업마다 다른 종류의 도구가 필요하기 때문입니다. 거대한 발전소에서 사용하는 변압기와 소규모 작업장에서 사용하는 변압기는 요구 사항이 다릅니다. 코어와 권선의 설계 방식에 따라 각 변압기 유형은 특정 작업에 유용합니다. 코어 유형과 쉘 유형 중 어떤 것을 선택할지는 정격 전력(kva), 전압 레벨, 가격, 물리적 크기 등을 기준으로 결정됩니다.

코어형 변압기는 어떻게 구성되나요?

코어형 변압기는 구조가 매우 간단합니다. 직사각형을 머릿속에 그려보세요. 코어는 특수 강판으로 만들어집니다. 다리라고 불리는 두 개의 직립 부품이 있습니다. 또한 위쪽과 아래쪽에는 요크라고 하는 두 개의 평평한 부분이 있습니다. 이 코어는 자기 회로를 위한 하나의 단일 경로를 만듭니다. 코어형 변압기에 대해 기억해야 할 주요 아이디어는 권선이 코어를 둘러싸고 있다는 것입니다. 이것은 이 유형의 변압기의 특별한 부분입니다.

코어형 변압기에서는 권선이 두 개의 팔다리를 감싸고 있습니다. 대부분의 경우 저전압 권선이 코어 바로 옆에 먼저 감겨 있습니다. 그 후 고전압 권선이 저전압 권선을 감싸고 있습니다. 이는 전기를 안전하게 분리하기 위한 것입니다. 고전압 권선을 저전압 권선에서 분리하는 것이 더 쉽습니다. 철심에서 분리하는 것보다 더 쉽습니다. 이러한 종류의 변압기 설계는 많은 전력 변압기에서 많이 볼 수 있습니다. 코어형 변압기는 자속을 제어하는 간단하고 좋은 방법을 제공합니다.

셸형 변압기란 무엇이며 무엇이 다른가요?

이제 쉘 타입 변압기를 살펴볼 수 있습니다. 코어형 변압기가 권선이 바깥쪽에 있다면 쉘형 변압기는 정반대입니다. 이러한 설계에서는 코어가 권선을 감싸고 있습니다. 쉘형 코어에는 세 개의 팔다리가 있습니다. 중앙에 하나의 팔다리가 있고 바깥쪽에 두 개의 팔다리가 있습니다. 마치 코어가 내부의 중요한 부분을 보호하는 단단한 껍질과 같습니다. 이것이 코어형과 쉘형 트랜스포머의 가장 큰 차이점입니다.

쉘 타입 변압기에서는 주 권선과 두 번째 권선이 모두 중앙 사지에 배치됩니다. 권선은 이 중간 사지 위에 하나씩 배치됩니다. 자기 코어는 자속이 이동할 수 있는 두 개의 경로를 제공합니다. 중간 코일에서 나오는 자속은 두 개로 나뉩니다. 그런 다음 바깥쪽의 두 팔다리를 통해 흐릅니다. 이 설계는 권선을 훌륭하게 지지하고 안전하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 쉘형 변압기는 이러한 매우 강력한 설계로 인해 많은 저전압 작업에 선호됩니다.

코어 유형과 셸 유형: 와인딩은 어디에 배치되나요?

코어형과 쉘형 변압기의 가장 큰 차이점은 권선의 위치입니다. 내부에 무엇이 있고 외부에 무엇이 있는지가 관건입니다.

• 코어형 트랜스포머: 이 변압기에서는 권선이 코어를 감싸고 있습니다. 손목에 시계를 차고 있다고 생각해보세요. 손목은 코어에 해당하고 시계는 와인딩에 해당합니다. 저전압 권선이 코어 바로 옆에 먼저 감겨 있습니다. 그리고 그 위에 고전압 와인딩을 감습니다. 따라서 팔다리에 배치된 와인딩은 코어를 감싸고 있습니다.
• 쉘형 변압기: 쉘형 변압기에서는 코어가 권선을 감싸고 있습니다. 도시락에 음식을 넣는다고 생각해보세요. 음식은 권선과 같고 상자는 코어와 같습니다. 저전압 권선과 고전압 권선은 모두 코어의 중앙 사지에 배치됩니다. 그러면 철심은 이 코일을 둘러싸는 껍질을 만듭니다.

이러한 기본적인 제작 방식의 차이로 인해 변압기의 크기부터 작동 방식까지 변압기의 모든 것이 달라집니다. 1 차 및 2 차 권선은 각 변압기 유형마다 다른 방식으로 설정됩니다. 따라서 성능도 달라집니다. 변압기 제조업체는 사용자의 필요에 따라 디자인을 선택합니다.

어떤 트랜스포머가 더 효과적인 자기 회로를 가지고 있나요?

자기 회로는 자속이 변압기 내부로 이동할 때 자속이 지나가는 길입니다. 이 도로의 설계는 변압기를 잘 작동시키는 데 매우 중요합니다. 코어형 변압기에서는 자속이 이동할 수 있는 도로가 하나뿐입니다. 자속은 하나의 큰 고리에서 팔다리와 요크를 통해 이동합니다. 이 설계는 때때로 소량의 누설 자속을 생성할 수 있습니다. 이는 낭비되는 에너지와 같습니다.

쉘형 변압기는 자기 회로가 더 효과적입니다. 권선이 중앙 사지에 배치되어 있기 때문에 자속이 바깥쪽으로 흐르고 바깥쪽 사지를 통해 다시 들어오는 두 개의 길이 있습니다. 이렇게 하면 자속의 자기 경로가 더 짧아집니다. 경로가 짧다는 것은 자기장을 만드는 데 더 적은 에너지가 필요하다는 것을 의미합니다. 즉, 쉘형 변압기는 종종 자화 전류가 덜 필요하고 효율이 더 높을 수 있습니다. 자속이 두 개의 경로를 갖는 변압기의 설계는 쉘형 변압기의 큰 장점입니다.

고전압의 경우 코어형 또는 쉘형 변압기가 더 적합할까요?

고전압으로 작업할 때는 일반적으로 한 가지 유형의 변압기가 가장 적합합니다. 코어형 변압기는 일반적으로 고전압을 사용하는 작업에 더 적합합니다. 권선에 절연체를 넣기가 더 쉽기 때문입니다. 저전압 권선이 코어 옆에 배치되고 고전압 권선이 그 주위를 감싸기 때문에 안전을 위해 재료를 추가할 수 있는 공간이 많습니다. 따라서 대형 전력 변압기 및 배전 변압기와 같은 고전압 작업에 안전하고 신뢰할 수 있는 선택이 될 수 있습니다.

반면에 쉘형 변압기는 저전압 애플리케이션에 자주 사용됩니다. 권선은 중앙 사지에 서로 가깝게 밀집되어 있습니다. 따라서 매우 높은 전압 레벨에 필요한 특수 절연을 추가하기가 더 어렵습니다. 그러나 이 촘촘한 권선 설계는 전압이 낮고 전류가 높은 요구 사항에 적합합니다. 따라서 대규모 전력 시스템과 고전압으로 작업하는 경우 코어형 변압기가 더 나은 옵션일 수 있습니다. 전압이 낮은 경우에는 쉘 타입 변압기를 선택하는 것이 좋습니다.

코어의 모양이 냉각과 수리에 어떤 영향을 미치나요?

변압기의 제작 방식에 따라 냉각 및 수리가 얼마나 쉬운지도 달라집니다. 변압기는 작동 중일 때 뜨거워집니다. 변압기가 손상되지 않도록 식혀야 합니다. 코어형 변압기에서는 권선이 외부에 있습니다. 즉, 권선이 공기나 특수 냉각 오일에 닿아 있습니다. 따라서 열이 쉽게 빠져나갈 수 있습니다. 열이 권선을 떠나 공기 중으로 곧장 빠져나갈 수 있습니다. 또한 문제가 발생할 경우 권선을 점검하고 수리하기가 더 간단합니다.

쉘형 변압기에서는 권선이 코어 내부에 위치합니다. 코어가 담요처럼 작동하기 때문에 권선을 식히기가 조금 더 어려울 수 있습니다. 자연 냉각도 잘 되지 않습니다. 하지만 코어 자체는 문제없이 냉각할 수 있습니다. 수리할 때가 되면 쉘형 변압기는 작업하기가 더 어려울 수 있습니다. 권선에 접근하려면 먼저 코어를 분해해야 합니다. 이 때문에 수리가 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 이는 올바른 변압기를 선택할 때 고려해야 할 중요한 사항입니다.

코일의 강도와 지지력은 어떤가요?

특히 대형 변압기의 경우 우수한 기계적 강도를 갖는 것이 매우 중요합니다. 변압기가 작동할 때 권선은 강한 전자기력을 느낍니다. 이러한 힘으로 인해 권선이 움직이거나 손상될 수 있습니다. 쉘 타입 변압기는 이 부분에서 큰 장점이 있습니다. 코어가 권선을 감싸고 있어 권선을 매우 잘 지지합니다. 코어의 두 반쪽 사이에 배치된 권선은 제자리에 단단히 고정됩니다. 따라서 쉘형 설계는 기계적 강도가 뛰어나 고강도 작업 및 고전력 애플리케이션에 적합합니다.

코어형 트랜스포머는 권선을 자연스럽게 지지하지 못합니다. 코일이 외부에 있기 때문에 코일을 안정적으로 고정하고 압력을 받을 때 움직이지 않도록 하기 위해 추가 부품이 필요합니다. 하지만 쉘형 디자인이 자연적으로 더 튼튼합니다. 쉘 코어의 요크와 팔다리는 코일을 위한 강력하고 안전한 상자를 만듭니다. 이러한 추가적인 기계적 지지력은 쉘형 변압기가 열악한 작업 환경에서 사용되는 큰 이유입니다.

간단한 차트: 코어 타입과 쉘 타입 트랜스포머의 차이점

때로는 차트가 많은 말보다 더 잘 설명할 수 있습니다. 다음은 코어형과 셸형 트랜스포머의 주요 차이점을 보여주는 간단한 차트입니다.

이 차트는 코어 유형과 셸 유형의 차이점을 빠르게 확인할 수 있는 방법입니다. 각 트랜스포머에 대한 중요한 세부 사항을 기억하는 데 도움이 될 수 있습니다.

적합한 트랜스포머는 어떻게 선택하나요?

그렇다면 최종 결정은 어떻게 내릴까요? 올바른 변압기를 선택하는 것은 필요한 사항에 따라 달라집니다. 모든 상황에 '최선'인 변압기는 하나도 없습니다. 코어형과 쉘형 변압기 모두 훌륭한 디자인입니다. 전 세계의 배전 및 전력 변압기에 사용되고 있습니다. 변압기가 필요한 작업에 따라 올바른 변압기를 선택하면 됩니다.

다음 질문에 대해 생각해 보세요:

• 전압 레벨은 어떻게 되나요? 고전압의 경우 일반적으로 코어형 변압기가 더 안전하고 스마트한 선택입니다. 저전압 및 고전류의 경우 쉘 타입 변압기가 더 잘 작동하고 효율성이 향상되는 경우가 많습니다.
• 얼마나 많은 전력(kVA)이 필요한가요? 셸형 설계는 저전압 시스템에서 매우 높은 kVA 정격에 자주 사용됩니다.
• 체력이 얼마나 중요한가요? 변압기가 진동이 많거나 단락 문제가 발생할 가능성이 있는 장소에 설치될 경우, 견고한 쉘 타입의 설계가 더 나은 아이디어일 수 있습니다.
• 냉각 및 유지관리에 대한 계획은 어떻게 되나요? 쉽게 수리할 수 있는 방법이 필요하고 자연 냉각을 원한다면 코어형 변압기를 선택하는 것이 좋습니다.

이러한 질문에 대한 답을 찾으면 변압기 전문가와 협력하여 배전 요구 사항에 맞는 완벽한 변압기를 찾을 수 있습니다. 두 가지 유형의 변압기는 오늘날 우리 세계에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있습니다.

기억해야 할 사항

다음은 코어 타입과 셸 타입 트랜스포머에 대한 가장 중요한 아이디어를 간략하게 정리한 것입니다:

• 가장 큰 차이점은 제작 방식에 있습니다: 코어형 변압기에서는 권선이 코어를 감싸고 있습니다. 쉘 타입 변압기에서는 코어가 권선 주위에 배치됩니다.
• 코어형 변압기는 일반적으로 절연이 더 간단하기 때문에 고전압, 낮은 kVA 작업에 더 적합한 선택입니다.
• 쉘형 변압기는 저전압, 더 높은 kVA 작업에 탁월하며 기계적 강도가 더 높습니다.
• 쉘형 디자인은 일반적으로 자기 회로가 더 효과적이기 때문에 효율이 높고 에너지 손실이 적습니다.
• 코어형 변압기는 일반적으로 권선이 외부에 있기 때문에 냉각 및 수리가 더 쉽습니다.
• 둘 중 하나를 선택하는 것은 전압, 전력 및 변압기가 작동할 조건을 포함하여 변압기가 수행해야 하는 정확한 작업에 따라 전적으로 결정됩니다.