개념 한 쪽
변압기를 다루는 시험은 목적에 따라 나뉜다. 수분을 빼는 건조법, 손실을 가려내는 개방회로 시험과 단락시험, 절연 상태를 보는 시험, 그리고 여러 대를 함께 돌리는 병렬 운전 조건까지 한 묶음으로 정리한다.
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출제기준 단원 「시험의 종류」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 단권변압기 부하용량 계산 | 1 | 승압 결선에서 전압차 권선 전류로 부하용량 산출 |
| 부하율에 따른 전손실 산출 | 1 | 철손과 동손을 분리해 총손실 식 세우기 |
변압기 권선과 철심에 스며든 수분을 제거하는 것을 건조라 하고, 그 방법으로 열풍법·단락법·진공법 등이 있다. 반환부하법은 같은 사양의 변압기 두 대를 서로 접속해 적은 전원 용량으로 온도 상승 시험을 하는 시험법이므로 건조법과 구분한다.
손실을 가려내는 시험은 개방회로 시험과 단락시험으로 나뉜다. 개방회로 시험은 2차를 개방하고 정격 전압을 가하는 시험이라 전류가 작아 동손을 무시할 수 있고, 측정 손실이 철손이 되며 무부하 전류도 함께 읽힌다. 단락시험은 2차를 단락하고 정격전류가 흐를 만큼 낮은 전압을 가하는 시험이라 임피던스 전압과 임피던스 와트(동손)를 얻고, 여기서 %임피던스를 구해 전압 변동률 계산에 쓴다. 여자 어드미턴스는 무부하시험에서 구하는 양이라 단락시험과 관계가 없다.
절연물의 열화 정도를 파악하는 시험은 유전정접시험·절연내력시험·절연저항측정시험이다. 권선저항측정은 권선 도체 자체의 저항을 재는 시험으로 단선이나 접속 불량을 찾는 것이 목적이라 절연 열화 판정과는 무관하다.
여러 대를 병렬로 운전할 때는 권수비와 극성, 상회전 방향과 위상변위가 같아야 순환전류가 흐르지 않는다. 부하가 용량에 비례해 분담되려면 퍼센트 저항강하와 퍼센트 리액턴스강하가 서로 같아야 하고, 옴값으로 환산한 임피던스는 용량에 반비례한다.
손실 구조는 철손이 부하와 거의 무관한 일정손, 동손이 부하전류의 제곱에 비례하는 가변손이다. 정격의 1/m 부하를 걸면 총손실은 철손에 동손의 (1/m)²배를 더한 값이 된다.
용량 1kVA, 3000/200V 단상 변압기의 결선을 승압용 단권 형태로 바꾸어 3000/3200V로 올려 쓸 때 부하용량을 구해 본다. 200V 권선의 정격전류는 1000VA를 200V로 나눈 5A이고, 출력 전류가 이 값으로 정해지므로 부하용량은 3200V에 5A를 곱한 16kVA가 된다. 고유용량이 1kVA라고 부하도 1kVA로 보면 함정에 빠진다.
정격 1차 6600V, 2차 220V인 단상변압기로 220V, 10A, 역률 1인 부하에 전력을 공급할 때 1차 입력을 구해 본다. 손실 언급이 없으므로 이상변압기로 보고 전력이 보존된다고 본다. 2차 출력은 220에 10을 곱한 2200W이므로 1차 입력도 2.2kW가 된다.
용량 1[KVA], 3000/200[V]의 단상 변압기를 단권변압기로 결선해서 3000/3200[V]의 승압기로 사용할 때 그 부하용량[KVA]는?
정답 ① · 단상 변압기를 단권변압기로 사용할 때의 용량 변화 비율은 (두 전압의 차이) / (높은 전압 쪽)으로 계산합니다. 여기서는 3000[V] 측을 공통으로 하고 3200[V]로 승압하므로, 전압 차이는 200[V]이고 출력 전압은 3200[V]입니다.
단권 변압기 부하용량 = 고유용량 × 높은전압/전압차 = 1 × 3200/200 = 16kVA.
변압기의 철손이 Pi, 전부하동손이 Pc 일때 정격출력의 1/m 의 부하를 걸었을때 전손실은 어떻게 되는가?
정답 ③ · 문제는 변압기에 정격의 1/m 부하를 걸었을 때 전체 손실을 묻고 있다. 변압기 손실은 일정한 철손 Pi와 부하의 제곱에 비례하는 동손 Pc로 나뉘므로 1/m 부하에서는 철손은 그대로 Pi, 동손은 (1/m)²Pc가 되어 총손실은 Pi+(1/m)²Pc가 된다.
변압기 총손실=일정한 철손 Pi+부하 제곱에 비례하는 동손, 1/m 부하면 Pi+(1/m)²Pc.
부하시 전압 조정 변압기의 설명이 잘못된 것은?
정답 ② · 문항은 부하시 전압조정 변압기에 대한 설명 중 잘못된 것을 묻고 있으며, 문제에 오류 안내가 있지만 여기서는 2번을 정답으로 처리한다. 부하시 전압조정 변압기는 부하전류를 끊지 않고 탭 전환 등으로 전압을 유지하는 장치로, 계통 간에 유효전력·무효전력을 자유롭게 이동시키는 장치는 아니다.
부하시 전압조정 변압기는 부하전류를 끊지 않고 탭 전환으로 전압·부하분담을 유지하는 기기지, 계통 간 유효·무효전력 자유이동 장치가 아니다.
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