28. 선형 변압기
반사 임피던스
\(\displaystyle\mathbf{V}_{s}=(R_{1}+j\omega L_{1})\mathbf{I}_{1}-j\omega M\mathbf{I}_{2}\)
\(\displaystyle0=-j\omega M\mathbf{I}_{1}+(R_{2}+j\omega L_{2}+\mathbf{Z}_{L})\mathbf{I}_{2}\)
\(\mathbf{Z}_{11}=R_{1}+j\omega L_{1}\), \(\mathbf{Z}_{22}=R_{2}+j\omega L_{2}+\mathbf{Z}_{L}\)이라 하면 \(\displaystyle\mathbf{V}_{s}=\mathbf{Z}_{11}\mathbf{I}_{1}-j\omega M\mathbf{I}_{2}\), \(0=-j\omega M\mathbf{I}_{1}+\mathbf{Z}_{22}\mathbf{I}_{2}\)이고 입력 임피던스는 \(\displaystyle\mathbf{Z}_{in}=\frac{\mathbf{V}_{s}}{\mathbf{I}_{1}}=\mathbf{Z}_{11}-\frac{(j\omega)^{2}M^{2}}{\mathbf{Z}_{22}}\)
(입력 임피던스를 반사 임피던스라고 한다.)
\(R_{22}=\text{Re}\mathbf{Z}_{22}\), \(X_{22}=\text{Im}\mathbf{Z}_{22}\)라 하면 \(\displaystyle\mathbf{Z}_{in}=\mathbf{Z}_{11}+\frac{\omega^{2}M^{2}}{R_{22}+jX_{22}}=\mathbf{Z}_{11}+\frac{\omega^{2}M^{2}R_{22}}{R_{22}^{2}+X_{22}^{2}}-j\frac{\omega^{2}M^{2}X}{R_{22}^{2}+X_{22}^{2}}\)
T와 \(\Pi\) 등가회로망
(1): \(\displaystyle\frac{di_{2}}{dt}=\frac{v_{2}}{L_{2}}-\frac{M}{L_{2}}\frac{di_{1}}{dt},\,v_{1}=L_{1}\frac{di_{1}}{dt}+M\frac{v_{2}}{L_{2}}-\frac{M^{2}}{L_{2}}\frac{di_{1}}{dt}\,\Rightarrow\,\frac{di_{1}}{dt}=\frac{L_{2}}{L_{1}L_{2}-M^{2}}v_{1}-\frac{M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}v_{2}\)
0부터 \(t\)까지 적분하면 \(\displaystyle i_{1}-i_{1}(0)u(t)=\frac{L_{2}}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{1}dt'}-\frac{M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{2}dt'}\)
(2): \(\displaystyle\frac{di_{1}}{dt}=\frac{v_{1}}{L_{1}}-\frac{M}{L_{1}}\frac{di_{2}}{dt},\,v_{2}=L_{2}\frac{di_{2}}{dt}+M\frac{v_{1}}{L_{1}}-\frac{M^{2}}{L_{1}}\frac{di_{2}}{dt}\,\Rightarrow\,\frac{di_{2}}{dt}=-\frac{M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}v_{1}+\frac{L_{1}}{L_{1}L_{2}-M^{2}}v_{2}\)
0에서 \(t\)까지 적분하면 \(\displaystyle i_{2}-i_{2}(0)u(t)=\frac{-M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{1}dt'}+\frac{L_{1}}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{2}dt'}\)
\(\displaystyle i_{1}-i_{1}(0)u(t)=\frac{L_{2}}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{1}dt'}-\frac{M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{2}dt'}=\frac{L_{2}-M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{1}dt'}+\frac{M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{(v_{1}-v_{2})dt'}\)
\(\displaystyle i_{2}-i_{2}(0)u(t)=\frac{-M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{1}dt'}+\frac{L_{1}}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{2}dt'}=\frac{L_{1}-M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{v_{2}dt'}+\frac{M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\int_{0}^{t}{(v_{2}-v_{1})dt'}\)
이때 \(\displaystyle\frac{1}{L_{B}}=\frac{M}{L_{1}L_{2}-M^{2}},\,\frac{1}{L_{A}}=\frac{L_{2}-M}{L_{1}L_{2}-M^{2}},\,\frac{1}{L_{C}}=\frac{L_{1}-M}{L_{1}L_{2}-M^{2}}\)이고 \(\displaystyle L_{A}=\frac{L_{1}L_{2}-M^{2}}{L_{2}-M},\,L_{B}=\frac{L_{1}L_{2}-M^{2}}{M},\,L_{C}=\frac{L_{1}L_{2}-M^{2}}{L_{1}-M}\)(참고: \(M\leq\sqrt{L_{1}L_{2}}\)이므로 \(L_{1}L_{2}-M^{2}\geq0\))
참고자료:
Engineering Circuit Analysis 8th edition, Hayt, Kemmerly, Durbin, McGraw-Hill
'전자공학 > 회로이론' 카테고리의 다른 글
30. 이상적인 변압기(2) (0) | 2017.09.22 |
---|---|
29. 이상적인 변압기(1) (0) | 2017.09.21 |
27. 에너지에 대한 이해 (0) | 2017.09.19 |
26. 상호 인덕턴스 (0) | 2017.09.18 |
25. 3상 시스템에서의 전력측정 (0) | 2017.09.17 |