아이디얼 변압기란 무엇인가?

아이디얼 변압기(Ideal Transformer)는 전기공학에서 손실이 전혀 없다고 가정한 변압기 모델입니다. 현실의 변압기는 권선 저항, 누설 자속, 철손 등 여러 손실이 존재하지만, 이 모든 손실을 무시하고 전압·전류 변환 비율만을 고려하는 것이 아이디얼 변압기입니다.

아이디얼 변압기의 핵심 가정은 다음과 같습니다.

1. 권선 저항 없음 → 도체의 저항으로 인한 전력 손실이 없습니다.
2. 누설 자속 없음 → 모든 자속이 1차와 2차 권선 모두를 완전히 결합합니다.
3. 철손 없음 → 히스테리시스 손실과 와전류 손실이 없습니다.
4. 100% 결합 계수 → 입니다.

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기본 구조와 기호

아이디얼 변압기는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

• 1차 권선(Primary winding): 입력 전압 , 입력 전류
• 2차 권선(Secondary winding): 출력 전압 , 출력 전류
• 권선비(turns ratio)

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기본 동작 원리

패러데이 전자기 유도 법칙에 따라, 변압기는 다음 관계식을 만족합니다.

또한 이상적인 경우 전력 보존 법칙이 성립합니다.

이 식을 정리하면 전류 관계식은 다음과 같습니다.

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전압·전류 변환 관계

아이디얼 변압기에서는 권선비 에 따라 전압과 전류가 변환됩니다.

• 전압 변환:
• 전류 변환: (단, 전력 일정 조건에서 부호 반대 가능성 있음)

예를 들어 인 변압기는 1차 전압이 200V라면 2차 전압은 100V가 됩니다.

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회로 해석에서의 아이디얼 변압기 모델

회로 해석에서 아이디얼 변압기는 임피던스 변환 개념으로 자주 사용됩니다. 2차측 부하 임피던스 는 1차측에서 다음과 같이 보입니다.

이 관계를 통해 부하가 변압기 권선비에 따라 어떻게 보이는지 쉽게 분석할 수 있습니다.

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회로도 표현 예시

자기유도와 상호유도의 개념 완전정복(예제pdf)