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변압기 활용기술/1.변압기 기초지식

3 주요 시방과 특성

일호전자 2022. 2. 23. 14:53

 

◆ 상 수 ◆

 

단상이나 3상 중 어느 것이다. 단상인 경우에는 2차도 단상이다. 3상인 경우에 2차는 일반적으로 3상이지만 단상과 3상의 공용이나 반도체 전력 변환장치용 변압기에서는 6상, 12상의 것이 있다. 단상 변압기는 예비기인 점에서 유리하지만, 최근에는 변압기의 신뢰도가 향상되고 있고 3상기가 경제적이며 효율도 좋고 설치 면적이 적기 때문에 3상 변압기의 사용이 늘고 있다.


◆ 결 선 ◆

 

단상 변압기인 경우에는 2차측의 결선은 단상 3선식이 많고 불평형의 부하에도 대응할 수 있도록 2차 권선은 분할 교차 권선으로 되어 있다. 3상 변압기인 경우에는 1차, 2차 모두 Y, △를 다 선정할 수 있다. 여자 전류 중의 제3조파를 흡수하기 위해 1차, 2차 중 적어도 한쪽을 △로 한다. Y -Y의 경우에는 3차에 △을 설치하는 것이 보통이다. 또한 2차측을 Y로 하여 중성점을 인출하여 3상 4선식(420Y/242Y등)으로 하는 경우도 많다.


◆ 사용 장소 ◆

 

옥내·옥외의 구별 외에 표고(1,000m를 초과하면 설계상 고려가 필요)가 높아지면 공기 밀도가 작아지기 때문에 냉각적으로나, 절연적으로도 영향을 미친다. 또한 구조에 영향을 미치는 사용 상태, 가령 한지(개스킷, 절연유 등에 영향) 에서의 사용, 바닷 바람을 받는 장소(부싱, 탱크의 방청 등에 영향)에서의 사용, 소음 레벨의 한도, 폭발성 가스 속에서의 사용 등 특별한 고려가 필요한 장소가 있다.


◆ 임피던스 전압 및 전압 변동률 ◆

 

변압기에 정격 전류를 흐르게 했을 때 구너선의 임피던스(교류 저항 및 누설 리액턴스)에 의한 전압 강하를 임피던스 전압이라고 하며 지정된 기준 권선 온도(5·2항)로 보정하여 그 권선의 정격 전압에 대한 백분율로 표시한다. 또한 그 저항분 및 리액턴스 분을 각각 저항 전압, 리액턴스 전압이라고 한다. 임피던스 전압은 너무 크면 전압 변동이 커지고 또한 너무 작으면 변압기 부하측 회로의 단락 전류가 과대하게 되어 변압기는 물론이고, 직렬기기, 차단기 등에도 영향을 미치므로 높은 쪽의 권선 전압에 의하여 결정되는 표준값(2·15항)을 기준으로 한다. 또한 병행 운전을 하는 변압기에서는 임피던스의 차에 의하여 횡류( cross current)가 생기는 등 여러 가지 문제에 큰 영향을 미친다. 변압기를 전 부하에서 부분 부하로 하면 2차 전압은 상승 한다. 이 전압 변동의 정격 2차 전압에 대한 비율을 백분율로 표시한 것을 전압 변동률이라고 한다. 전압 변동률은 위 그림과 같이 저항 전압, 리액턴스 전압 및 정격 역률의 함수로, 2권선 변압기의 경우에는 5·3항의 (5.4)에 의하여 산출할 수 있다.


◆ 무부하 및 부하손 ◆

 

하나의 권선에 정격 주파수의 정격 전압을 가하고 다른 권선을 모두 개로했을 떄의 손실을 무부하손이라고 하며 대부분은 철심 중의 히스테리시스손 와전류손이다. 또한 변압기에 부하 전류를 흐르게 함으로써 발생하는 손실을 부하손이라고 하며 권선 중의 저항손 및 와전류손, 구조물, 외함 등에 발생하는 표유 부하손 등으로 구성된다.


 

◆ 효 율 ◆

 

변압기의 손실에는 무부하손, 부하손 외에 보기손(냉각장치의 손실)이 있는데, 효율의 산출에는 일반적으로 보기손을 제외하고 무부하손과 부하손의 합에서

$\frac{kW출력}{kW\ 출력+손실}+100\%$kWkW ++100%

에서 이른바 규약 효율을 구한다. 한편, 실효 효율이란 그 기기에 실 부하를 가하여 그 입력과 출력을 직접 측정하고 이에 의하여 산출한 효율이다.


◆ 여자 전류 ◆

 

하나의 권선에 정격 주파수의 정격 전압을 가하고 다른 권선을 모두 개방했을 때의 선로 전류 실효값을 그 권선의 정격 정류에 대한 백분율로 표시한 것으로, 무부하 전류라고도 한다. 여자 전류는 작을수록 좋은데 용량이 큰 변압기일수록 작으므로 무부하 전류값 자체는 별로 문제가 되지 않지만 그 보다도 변압기 여자 개시시의 큰 여자 전류인 여자 돌류가 계전기의 오동작을 발생시켜 차단기를 트립시키는 것이 문제가 되는 경우가 많다.

 


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