개념 한 쪽
변압기 두 대를 병렬로 묶으면 부하를 나눠 부담한다. 이때 각 변압기가 자기 용량에 비례해 전류를 나누고 내부에 순환전류가 흐르지 않으려면 권수비와 극성, 퍼센트 임피던스, 결선의 위상각이 맞아야 한다. 위상각이 어긋난 결선 조합은 아예 병렬로 묶을 수 없다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「병렬운전 가능한 결선」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 병렬운전 조건 판별 | 1 | 용량 비례 분담을 위한 강하 조건 중 틀린 것을 가리기 |
| 결선 위상각 조합 판단 | 1 | 위상차가 생겨 병렬 불가한 권선 조합을 고르기 |
병렬운전의 기본 조건은 권수비와 1·2차 정격전압이 같고 극성이 같을 것이다. 3상이면 상회전 방향과 위상변위도 같아야 한다. 권수비나 극성이 다르면 두 변압기 사이에 순환전류가 흘러 손실과 과열이 생긴다.
부하 분담이 용량에 비례하려면 퍼센트 저항강하와 퍼센트 리액턴스강하가 서로 같아야 한다. 옴값으로 환산한 임피던스는 용량에 반비례하지만, 퍼센트 강하값은 용량과 무관하게 같아야 한다. 이 둘을 바꿔치기하면 부하 분담이 용량 비례에서 어긋난다.
정격 출력이 같을 것은 조건이 아니다. 용량이 달라도 퍼센트 임피던스만 맞으면 각 변압기가 자기 용량에 비례해 부하를 나누어 부담하며 병렬 운전된다.
3상 결선에서는 벡터그룹의 위상각이 핵심이다. Δ-Δ 결선은 1·2차 위상차가 0°이고, Δ-Y 결선은 30°이다. 0°짜리와 30°짜리를 나란히 묶으면 2차 전압 사이에 위상차가 생겨 큰 순환전류가 흐르므로 병렬 운전이 불가능하다. 위상각이 같은 조합끼리만 병렬로 묶을 수 있다.
병렬운전 조건 문제는 퍼센트 강하와 옴값의 관계를 뒤집어 함정을 만든다. 퍼센트 저항강하가 용량에 반비례한다고 하거나, 정격 출력이 같아야 한다고 하면 틀리다. 결선 조합을 묻는 문제는 0°짜리와 30°짜리가 섞였는지만 확인하면 풀린다. Δ-Δ와 Δ-Y를 나란히 묶는 조합이 병렬 불가의 대표 답이다.
변압기의 병렬 운전에 있어서 각 변압기가 그용량에 비례해서 전류를 분담하고, 변압기 상호간에 순환전류가 흐르지 않도록 하기 위해서는 다음의 조건을 만족하여야 한다 그 중에서 합당하지 못한 것은?
정답 ③ · 문항은 변압기 병렬 운전 시 조건 중 부적당한 것을 묻고 있다. 용량에 비례한 전류 분담을 위해서는 권수비와 극성, 정격전압 및 위상변위가 같아야 하고 %저항·%리액턴스 강하도 같아야 한다.
병렬 운전에서 용량 비례 분담의 조건은 %저항·%리액턴스 강하가 '같을 것'이며, 용량에 반비례하는 것은 옴값 임피던스이다.
어떤 변압기의 전부하 동손이 270W, 철선이 120W일 때, 이 변압기를 최고 효율로 운전하는 출력은 정격출력의 약 몇 % 가 되는가?
정답 ① · 문항은 변압기가 최고효율로 운전될 때의 정격출력 비율을 묻는다. 최고효율 조건에서는 동손이 철손과 같아지므로 부하율 a = √(철손/전부하동손) = √(120/270) ≈ 0.667, 즉 약 66.7%가 된다.
최고효율은 부하율=√(철손/전부하동손)일 때이므로 √(120/270)≈0.667, 즉 정격의 66.7%다.
단상변압기의 병렬 운전 조건 중 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 문제는 단상변압기 병렬 운전에 필요한 조건들 가운데 옳지 않은 것을 고르는 것이다. 병렬 운전에서는 권수비와 1·2차 정격전압 일치, %저항과 %리액턴스(또는 %임피던스)의 일치, 극성 일치 등이 필수로 요구되어 순환전류 및 부하 분담 이상을 방지한다.
병렬운전 조건은 권수비·%임피던스·극성 일치이며 출력(용량) 일치는 조건이 아니다.
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