트랜스포머 측정

전자부품
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    1. 트랜스포머 측정 - 이 페이지
Keysight Technologies, Impedance Measurement Handbook, 6th Edition에서
1. 5.3 Transformer measurement 에서
  - Transformer parameters
  - Primary inductance measurement
  - Leakage inductance measurement
  - Inter-winding capacitance measurement
  - Mutual inductance measurement
  - Turns ratio measurement - Approximation, R없이 Z1, Z2 측정하여 계산한다.
  - Turns ratio measurement - Direct measurement
고압트랜스에서 측정 참조
측정
1. 측정1
  1. 트랜스포머 사진
    - 220V 입력을 12V 출력으로
  2. 측정데이터 ,
    1. Z1:1차측 Primary inductance, ZL1:1차측 Leakage inductance
      - 2차측이 오픈되면, 1차측 60Hz 임피던스는 약 6k오옴으로 220V에서는 8W 소모된다. 반면에 2차측이 쇼트되면 66오옴으로 730W가 소모된다. 이런 측정 방법으로 트랜스포머 사용전력을 대충 알 수 있다.(?)
    2. Inter-winding capacitance measurement, 1-3단자 측정과 1-4단자 측정값은 당연히 같다.
      - 다음엔 임피던스 대신에 C값으로 표시할 것. C값이 크면(100pF 이상) 두 권선은 분리되어 있지 않다.
    3. Turns ratio measurement - Approximation 방법, 이 트랜스포머는 권선비는 220V/12V=18.3이다.
      - sqrt(Z1/R2)는 2차 R=10오옴으로 연결하고 1차 임피던스 측정, sqrt(Z2/R1)은 1차 R=10k오옴으로 연결하고 2차측 임피던스를 측정. 업트랜스,다운트랜스 권선비의 평균값인듯.
2. 측정2, 만보계에서, 싸이렌소리를 내는 피에조버저에서
  1. 싸이렌소리를 내는 피에조버저
    1. 사진
      - 열수축튜브 잘라, 피에조버저 승압용 트랜스포머임을 확인함.
    2. LCR 미터로 측정한 임피던스
      - 3kHz가 공진주파수, 임피던스는 4k오옴이다. 그러나 귀에 가장 크게 들리는 소리는 4kHz이다.
  2. 해당 트랜스포머 특성
    2. LCR미터로, 사이렌소리가 4kHz일 때, 1차측 임피던스는 약 20오옴, 2차측은 약 4k오옴
      - 1차측(저압측) 임피던스, 2차측을 open, short했을 때
      - 1차측 임피던스(2차측에 10k오옴 연결), 2차측 임피던스(1차측에 20오옴 연결)
    3. LCR미터로 권선비(turn ratio) 계산
      - down 트랜스로 놓고 측정하는 것(빨강선, 권선이 많이 감긴 쪽에서 LCR미터로 측정하는 것이)이 더 정확하다.(???)
    4. 전압비 측정 방법
      - R2를 저항기로
      - 사용 피에조버저를 연결해서
    5. AC볼트미터로 전압비 계산(권선비와 비례함), 사용 피에조부저를 연결하면 4.4kHz에서, 이 트랜스포머는 전압을 15배 키운다.
      - R2가 오픈(무한대일 때)
      - R2를 4k오옴일 때
      - 피에조부저를 연결할 때
3. 측정 3, 50오옴 네트워크분석기로 (사용 주파수대역을 알아보기 위해) 한 번 측정해 봄. 즉, 50오옴 밸룬 측정할 때만 네트워크분석기를 사용한다.
  1. 사진 UTHE 10H 초음파발생기에서 나온 트랜스포머
  2. 통과이득 측정 엑셀 데이터
    - 이렇게 생긴 트랜스포머의 주파수특성은
    - 50오옴 측정에서는, 매칭이 아니므로 이득은 -14dB이고
    - -3dB 대역은 7kHz~15MHz까지이다.
4. Tektronix TDS460A에서
  1. 트랜스포머 DMI 500-2044 H.V.OK, Tektronix Part 120-1401-00, 오실로스코프에서는 AC 주파수를 샘플링해야 하므로(?) isolation 트랜스가 필요한 듯
    - 내부는 1,2차측이 분리된 평범한 규소강판코어 트랜스포머
  2. 측정데이터
    - 1차,2차측 임피던스가 동일하므로 1:1
    - Inter-winding capacitance 1,2차측이 벽으로 분리되어 C값이 매우 작다.
    - 파워 전달 특성, 규소강판이므로 사용주파수가 ~50kHz로 낮다.
5. Aikoh 9500 디지탈 푸시풀 게이지에 사용된 직류전원 어댑터 트랜스포머에서
  1. 사진
    - 라벨을 덧붙여 변경함
  2. 전압 측정 데이터
    1. HP3245를 소스로, HP3458A를 측정으로 하는 프로그램 3245-01-ibw.txt
      1. 부하를 트랜스 1차측(100V입력)으로 연결하고 측정함.
        
        10Vp-p(3.536Vrms)입력이 3.535Vrms로 측정됨. 발생기 및 측정기에 아무런 문제가 없음.
        
        전압 0.1,1,10Vp-p에 따라, 주파수별 전압비가 거의 1이므로 측정에 문제가 없다. 그러나 코일 로드에 의존한다.
      2. 트랜스 전압비(권선비) 측정
        
        전압비 0.113
        
        측정 연결
      3. 다운 트랜스(전압 하강 - 1차입력, 2차출력 - 정상적으로 측정)
        
        100Hz에서 약 0.113
      4. 업 트랜스(전압 상승 - 즉, 반대로 측정)
        
        공진점이 관찰되어, 최대전압이 공칭보다 4배 이상 나오는 주파수가 있다.
      5. 다운/업(역수) 전압비를 그려보면
        
        두 전압비가 ~10% 차이난다.
    2. HP6842A를 소스로, HP3458A를 측정으로 하는 프로그램 6842a-ibw.txt
      - 110V까지 전압비를 측정함. 약 0.115
    3. 결론
      1. 공칭 110V 9V 트랜스의 전압비를 측정하려면
        
        입력전압에 어느 정도 의존하므로 측정전압을 10V 정도 필요하다.
        다운 트랜스를 업 트랜스로 측정하면 권선비가 최대 10% 정도 차이난다. 그러므로 1차측, 2차측을 정확히 결정한다.
      2. 2020/10/04 HP3245 소스에서 높은 전압을 인가하면,
        
        낮은 저항을 갖는 부하라면(업트랜스에서는 1차측)에서 전류가 많이 흘러, 세팅하는 소스 전압보다 실제 낮게 인가된다.
        그러므로, 소스 단자에 별동의 DMM을 연결하여 정확한 입력 전압을 측정해야 한다.
  3. 임피던스 측정 데이터
    1. Inter-winding capacitance
    2. Primary inductance measurement(맞은편 코일을 open시킨 상태에서 측정), Leakage inductance measurement(맞은편 코일을 short시킨 상태에서 측정)
    3. 임피던스 비율로 권선비(turns ratio)을 계산식
      - 인터넷을 찾아보니, Primary inductance(=Impedance) 즉, 맞은편을 open시켜서 측정된 값의 비율로 계산한다고 한다.
    4. 임피던스 비율로 권선비(turns ratio)을 계산
      - Leakage inductance(맞은편 short)로 측정하여 계산한 권선비가 직접 전압측정방법에 더 가깝다.
    5. Keysight가 제시한 방법 - Turns ratio measurement - Approximation 에서
      - 2차측에 일정한 R을 연결하도록 설명되어 있다.
    6. 위 그림에서 R값을 결정하기 위해, 5가지 R을 선택하여 측정함.
      - 2차측에 연결된 R에 따른 1차측 임피던스
      - 권선비. 연결된 R및 주파수에 크게 의존한다. 그러므로 잘못된 측정 방법인듯.
      - 확대그래프. 화살표지점이 직접측정한 전압비.
  4. 50오옴 네트워크분석기로 사용가능 주파수대역 측정
    1. 측정 사진
    2. 그래프
      - 10MHz 이상에서는 안테나 효과로 상승한다.
      - 전력전달의 최대효율 기준으로 -3dB는 10Hz~4kHz까지이다.
6. DSL 디지탈가입자회선, VDSL에서
  1. 전화기 포트와 연결되는 1:1 트랜스포머
    1. 사진
      - 측정방법
      - 트랜스포머만 측정
      - PCB회로처럼 C연결하여 측정
    2. R3753BH 네트워크분석기로 측정 데이터
      - 1kHz~10kHz 주파수만 통과시킨다. C가 병렬로 연결되면 100kHz~ 확실히 감쇄시킨다.