왜 변압기는 교류만 되고 직류는 안된다고 하나요?

Question

전기기기 공부하다 보면 변압기는 교류에서만 사용 가능하다고 배우는데 이유가 궁금합니다. 처음에는 그냥 구조상 그런가보다 했는데 직류를 넣으면 왜 문제가 생기는지도 잘 이해가 안 됩니다. 또 직류를 넣으면 변압기에서 웅 소리 나고 과열될수 있다고 들었는데 실제로 어떤 현상이 발생하는건지 알고싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

변압기는 교류의 변화하는 자기장을 이용해서 전압을 변환하는 장치이기 때문에 교류에서만 정상작동합니다!

직류는 전류가 일정하게 흐르므로 자기장이 계속 변하지 않아 2차측에 전압이 유도되지 않습니다. 대신 1차 권선에 큰 전류가 계속 흘러 철심이 포화되고 권선이 급격히 과열됩니다.

이 때문에 변압기에 직류를 인가하면 웅하는 소음과 함께 과열이 발생하고, 심하면 권선이 타거나 변압기가 손상될 수 있습니다

즉, 변압기는 자기장의 '변화'가 있어야 전압을 유도할 수 있기 때문에 교류만 사용할 수 있고, 직류를 연결하면 전압은 변환되지 않고 과전류만 흘러 매우 위험합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

변압기는 전류가 흐를 때 생기는 자기장의 변화를 이용해서 전압을 바꿉니다. 직류는 전류가 일정해서 자기장의 변화가 없습니다. 그러니까 유도 기전력이 발생하지 않죠. 여기에 직류를 계속 가하면은 코일의 순수 저항 성분만 남게 됩니다. 그래서 엄청난 대전류가 흐르게 되죠. 이 과전류 때문에 철심이 장기적으로 포화되면서 강력한 진동과 함께 소음이 발생 합니다. 결국에는 에너지가 전부 열로 바뀝니다. 그래서 코일이 타버리는 과열 현상이 발생하게 되는 겁니다.

Answer 3

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

변압기는 기본적으로 전자유도 원리로 동작합니다. 핵심은 자속이 계속 변해야 된다는겁니다. 교류는 전류 방향과 크기가 계속 바뀌니까 철심 안 자속도 계속 변하게 됩니다. 이 변화하는 자속 때문에 2차측에 전압이 유도됩니다.

근데 직류는 한 방향으로만 흐릅니다. 처음 전원 넣을때 잠깐 자속 변화 생기고 그 이후에는 거의 일정해집니다. 그러면 2차측에 유도전압이 거의 안생깁니다.

문제는 여기서 끝이 아닙니다. 직류 넣으면 철심 자속이 한쪽으로 계속 포화되면서 여자전류가 엄청 커질수 있습니다. 결국 권선 과열되고 심하면 타버릴수도 있습니다.

그래서 변압기는 교류용 장치라고 보는겁니다. 직류 전압 바꾸려면 인버터나 컨버터 같은 전력전자 장비를 따로 사용합니다.