반갑습니다. 김대호교수 입니다.
결론부터 말씀드리면, 권수비(a=20)는 부하가 걸려 전압이 떨어진 '전부하 2차 전압(V2)'이 아니라, 전압 강하가 전혀 없는 '무부하 2차 전압(V20)'과 1차 전압(V1) 사이의 비율이기 때문입니다.
구체적인 이유를 3단계로 나누어 설명해 드리겠습니다.
1. 권수비(a)의 정확한 정의 우리가 흔히 아는 변압기 권수비 공식 a=V2V1는 변압기 내부에 저항이나 손실이 전혀 없는 '이상적인 변압기'이거나, 부하를 연결하지 않아 전류가 흐르지 않는 '무부하 상태'일 때만 성립합니다. 즉, 엄밀히 말해 실제 변압기에서의 권수비는 1차 인가 전압과 2차 무부하 전압(V20)의 비(a=V20 V1)입니다.
2. 부하 연결 시 발생하는 내부 전압 강하 변압기 2차측에 부하를 연결하여(전부하 상태) 전류가 흐르기 시작하면, 변압기 자체가 가지고 있는 내부 임피던스(저항과 리액턴스) 때문에 변압기 내부에서 자체적인 전압 강하가 발생합니다. 따라서 실제 부하 단자에 찍히는 2차 단자 전압(V2, 즉 정격부하 상태에서의 수전단 전압)은 원래 나와야 할 무부하 전압(V20)보다 작아지게 됩니다.
3. 전압 변동률을 이용한 V20의 산출 만약 1차 전압(V1)을 구하기 위해 부하로 인해 이미 전압이 떨어져 버린 2차 단자 전압(V2)에 권수비 20을 곱해버리면, 변압기 내부에서 까먹은 전압 강하분을 무시한 채 계산하는 것이 되므로 오답이 나옵니다. 따라서, 1차측에 실제로 인가된 전압 V1을 정확히 역산하기 위해서는 다음의 과정을 거쳐야 합니다.
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