변압기 단락시험

▣ 단락시험

 ⊙ 1차 정격전류가 흐를 때, 변압기 내에서 발생하는 (① 전압강하(전압손실)와

     (② 동손 (전력손실))을 구하기 위해 하는 시험

 ⊙ 변압기에는 코일이 감겨져 있는데 이 코일에 전류가 흐르게 되면 전압강하와

     전력손실이 발생하게 되는데 이 전압강하와 전력손실을 산정하기 위해 단락

     시험을 하게 된다. 단락을 하게 되면 전선이외의 저항을 모두 없애 버리게 되므로

      전선에 의한 전압강하 (전압손실)와 전선에 의한 손실(동손)을 구할 수 있게 된다.

변압기 손실

※ 전류와 저항을 이용하여 전압강하와 전력손실을 나타낼 수 있다.

전류와 임피던스의 곱은   

전압강하이고 전류의 제곱과 저항의 곱은 전력손실을 나타낸다.

※ 코일에 전류를 흐르게 하려면 부하를 달아야 한다. 변압기의 경우 수용가의 부하를

   전부 달고 시험을 할 수 없으므로 공장 출고할 때는 부하를 달지 않고 정격 부하를

   건 것과 같은 조건에서 부하시험을 하는데 이것이 바로 단락시험이다.

   즉, 전부하를 달은 것은 같게 하려면 회로를 단락을 한 후 정격부하전류가 흐르게

   하면 전부하 상태로 같은 조건이 되는 것이다.

※ 부하를 단다는 것은 회로에 추가적으로 병렬회로를 추가하는 것과 같으므로 부하는   

전류라고 볼 수 있다. 즉, 부하를 단다는 의미는 병렬연결하여 전류를 더 흐르게   

하는 것이므로 부하는 전류라고 할 수 있다. 따라서 부하와 같은 상태를 상정하는 것은   

정격전류가 흐르는 상황을 상정하면 되는 것이다.

변압기 등가회로

【 2차를 1차로 환산한 임피던스】 【1차를 2차로 환산한 임피던스】

등가변환

 앞의 수식은 2차 임피던스를 1차로 환산하는 식인데 2차 임피던스를 1차를 임피던스로

 환산할 때에는 1차 임피던스에 2차 임피던스 값에 권수비의 제곱을 곱하여 산정을 하고 

뒤의 수식과 같이 1차 임피던스를 2차 임피던스값으로 환산하는 경우에는

2차 임피던스 값에 1차 임피던스값에 권수비의 제곱분의 1을 곱한 값을 더하면 된다.

 

① 1차 정격전류

1차 정격전류

  ▣ 1차 정격전류를 구하기 위해서는 변압기의 임피던스를 1차를 기준으로 변환해야 하므로

      2차 임피던스를 1차로 변환하여 1차 임피던스와 합성임피던스를 구한 다음, 부하임피던스와

      합한 다음에 오옴을 법칙에 의하여 1차 정격전류를 구하게 된다.

 

② 1차 단락전류

  ▣ 변압기 2차측을 단락한 후에 1차측의 단락전류를 구해 보자.

단락전류

※ 단락전류를 계산할 때, 동기임피던스는 단락지점까지만 고려한다.

    단락전류를 구할 때는 단락 지점 전단의 임피던스만 고려하게 된다.

    단락지점 후단에는 전류가 흐르지 않으므로 앞쪽의 임피던스만 고려하면 된다.

▣ 변압기의 2차측을 단락시킨 후 1차측에 정격전압을 걸어주면 3000[A]라는 큰 전류가

    흐르게 되어 변압기가 소손이 된다.

    따라서 변압기에 정격전압을 바로 걸어 주면 안된다. 단락시 정격전류를 흘렸을 때와

    단락시 정격전압을 걸었을 때의 전류비율을 단락비라 하고 위의 경우 300배가 된다.

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▣ 단락전류는 전원전압의 크기에 의하여 결정된다.

    따라서 부하가 걸렸을 때와 비슷한 조건을 주기 위하여 부하전류를 먼저 정하고

    부하전류 크기에 맞게 전류가 흐르도록 1차 전압을 서서히 올리게 된다.

등가회로2

※ 단락시험은 부하시험과 같으므로 전류를 부하시험과 같이 정격전류를 흐르게 한

   상태에서 시험을 하게 된다.

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단락시험은 다음과 같은 순서에 따라 시행한다.

​

① 시험 변압기 2차측을 단락한다.

② 2차측 정격전류를 확인한다.(아파트라면 시험의뢰 아파트에 물어본다, 정격전류는

   정격 부하용량과 같은 개념이다)

③ 1차측 전압을 0에서 부터 서서히 올린다.

④ 1차측 전류가 정격전류와 같아질 때까지 전압을 올린다.

⑤ 1차측 전류가 정격전압과 같아지면 상황 끝

  ※ 단락시험은 2차측을 단락하여 부하전류(정격전류)가 흐를 때 전선에 의한

     전압강하나 전선에 의한 손실 (동손)을 측정하는데 사용된다.​

 

가. 전압강하 : 임피던스 전압 (Vs)

 ▣ 1차 정격전류가 흐를 때 변압기 내에서 발생하는 전압강하

 ※ 전압강하(임피던스 전압강하)는 회로내에 전선에 의한 전압강하를 측정하는 것을

     부하에 의한 임피던스 등 외부요소를 제거하기 위해 2차측을 단락하여 측정하게 된다.

 

나. 동손 (저항손 = 전력손실) ⇒ 임피던스 와트 (Ps)

다. 종합정리

​【 단락시험을 통해서 구할 수 있는 것 】

 ※ 단락시험은 2차측을 단락하는 것으로 부하 등의 임피던스를 제거하는 것이다.

     따라서 회로내에서 발생하는 전압강하 (전선에 의한 전압강하)를 측정하거나

     전선에 의한 전력손실 (동손)을 측정하기 위해 사용된다.

  ① 임피던스 전압 = 전압강하 Vs

  ② 임피던스 와트 (동손) Ps

  ③ 전압변동률

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