이상 변압기 계산기

계산 입력

1차 전압 Vp (V)

1차 권선수 Np

2차 권선수 Ns

1차 전류 Ip (A) — 선택 입력

공식

Show calculation steps (2)

1. Turns Ratio

   

   ratio = Np / Ns

2. Secondary Current

   

   Is = Ip times Np / Ns

결과

2차 전압 Vs

60

볼트(V)

권선비 (Np/Ns)	2
2차 전류 Is	4 A

이상 변압기란?

이상 변압기(ideal transformer)는 실제 변압기를 손실 없이 단순화한 모델입니다. 모든 자속이 두 권선에 완전히 쇄교하며, 권선 저항도, 누설 자속도, 철손도 없다고 가정합니다. 이 가정 아래에서는 입력 전력과 출력 전력이 같고, 전압과 전류는 오직 각 권선의 감은 횟수(권선수) 비율로만 결정됩니다. 이 계산기는 변압기의 기본 관계식을 이용해 2차 전압, 권선비, 2차 전류를 한 번에 풀어 줍니다.

이상 변압기: 1차 권선과 2차 권선이 공통 자기 코어로 연결된다.

계산기 사용 방법

1차 전압(Vp), 1차 권선수(Np), 2차 권선수(Ns)를 입력하세요. 2차 전류까지 구하고 싶다면 1차 전류(Ip)를 추가로 입력하면 됩니다. 계산 버튼을 누르면 2차 전압, 권선비 \(\text{Np}/\text{Ns}\), 그리고 2차 전류 \(I_s\)가 표시됩니다.

공식 자세히 보기

변압기를 지배하는 기본 식은 다음과 같습니다.

$$\frac{\text{Vp}}{V_s} = \frac{\text{Np}}{\text{Ns}} = \frac{I_s}{\text{Ip}}$$

전압은 권선수에 비례해 변환됩니다. 즉 2차 권선수가 많을수록 전압이 높아지고(승압, step-up), 적을수록 전압이 낮아집니다(강압, step-down). 반면 전류는 반대 방향으로 변환됩니다. 전력(\(V \times I\))이 일정하게 보존되기 때문입니다. 정리하면 다음과 같습니다.

$$V_s = \text{Vp} \cdot \frac{\text{Ns}}{\text{Np}}$$$$I_s = \text{Ip} \cdot \frac{\text{Np}}{\text{Ns}}$$

전압과 권선 수는 비례하고, 전류는 권선비에 반비례한다.

계산 예시

120 V 전원이 \(\text{Np} = 100\), \(\text{Ns} = 50\)인 변압기에 연결되어 있고, 1차 측에 \(\text{Ip} = 2\ \text{A}\)가 흐른다고 합시다. 권선비는 \(100/50 = 2\) 입니다. 2차 전압은 $$120 \times \frac{50}{100} = 60\ \text{V}$$로, 전압이 낮아지는 강압입니다. 2차 전류는 $$2 \times \frac{100}{50} = 4\ \text{A}$$ 입니다. 1차 전력 \(120 \times 2 = 240\ \text{W}\)가 2차 전력 \(60 \times 4 = 240\ \text{W}\)와 정확히 같음을 확인할 수 있는데, 이는 이상 변압기에서 예상되는 결과입니다.

자주 묻는 질문

실제 변압기에도 적용되나요? 이 계산기는 손실이 없는 이상 모델을 사용합니다. 실제 변압기는 동손과 철손 때문에 효율이 100%보다 낮아, 실제 출력은 계산값보다 약간 작습니다.

권선비는 무엇을 의미하나요? 권선비 \(\text{Np}/\text{Ns}\)가 1보다 크면 강압 변압기, 1보다 작으면 승압 변압기를 뜻합니다.

전압이 내려가면 왜 전류가 올라가나요? 전력이 보존되기 때문입니다. 전압을 어떤 배율만큼 낮추면 전류는 같은 배율만큼 커집니다.