1. 가변 부하시 변압기의 전압변동
▣ 변전소에서 사용되는 큰 용량의 전력형 변압기의 부하량은 시간대에 따라 변화한다.
변압기 2차 전압은 부하에 따라 변화하므로 변압기의 전압변동율을 매우 중요하다.
(전동기, 백열전등, 열 장비 등에 많은 전압 변화가 발생한다고 상상해 보라)
▣ 2차 전압도 부하의 역률이 진상(Leading), 지상(Lagging) 또는 일치 여부가 매우
매우 중요하게 된다. 이러한 현상을 파악하기 위해 용량성, 유도성 또는 저항성 부하시
의 변압기 작용을 살펴 볼 필요가 있다.
▣ 이상적인 변압기는 권선이 코일(인덕턴스) 성분만 있고 저항이 없다고 가정한다.
이러한 변압기는 전 부하시 1,2차 전압관계를 상수적 관계로 나타낸다.
그러나 실제 변압기는 권선 저항을 가지며, 자계의 형성에 따른 무효전력이 발생한다.
따라서 실제의 변압기는 1차 및 2차측 권선저항 R과 리액턴스 X를 각각 가진다.
1:1의 권수비를 갖는 전력형 변압기의 등가회로는 위 그림의 회로로 나타낼 수 있다.
실제의 변압기 단자들은 1차권선의 P1, P2와 2차 권선의 S1, S2이다.
회로에 나타난 변압기는 (사실은 불완전성을 나타내는) R, X로 구성된 임피던스와
직렬 연결된 이상적 변압기로 구성되어 있다.
2. 전압변동률
▣ 전압변동률에 대하여 알아 보자.
▣ 전압 변동률은 무부하일 때의 전압과 정격전압일 때의 2차측 전압에 대한 비율을
전압변동률이라고 한다.
▣ 이 때 정격전압일 때는 정격전류가 흘러야 하고, 2차측에는 정격부하가 걸려 있어야 한
다. 이 때 2차측에서 전압강하가 얼마만큼 되냐에 따라서 전압변동률이 달라진다.
임의의 부하를 정격부하라고 가정하고 2차측 전압강하에 따라 어떻게 달라지는지 알아
보자.
위 식을 벡터도로 그리면,
위 벡터도를 수식으로 변환하면,
이제 공급전압 Es를 변압기가 정격전압일 때 2차측에 공급하는 전압 E2로 가정하여
전압변동률을 구해 보자.
전압변동률에서 분자 부분을 %임피던스 강하를 사용하여 식을 변환할 수 있다.
따라서 전압변동률은 다음과 같이 정리할 수 있다.
즉 정격부하가 있을 때 변압기의 2차측 권선 저항 r 과 리액턴스 x 에 따라서
전압변동률이 달라지는 것을 알 수 있다.
【 전압 변동률 】
전압변동률에 대하여 알아 봅시다.
전압변동률은 무부하일 때의 전압과 정격전압일 때의 2차측 전압에 대한 변동률을 말한다.
이 때 정격전압일 때는 정격 전류가 흘러야 하고, 2차측에는정격부하가 걸려 있어야 합니다. 2때 2차측에서 전압강하가 얼마만큼 되느냐에 따라서 전압변동률이 달라집니다.
임의의 부하를 정격부하라고 가정하고
2차측 전압 강하에 따라 어떻게 달라지는지 알아 봅시다.
변압기의 2차측 권선에 의한 부하 R, X와 출력단의 외부에 부하가 있다고 가정하고
다음과 같은 회로를 그려 봅시다.
이것을 벡터도로 그리면
이제 공급전압 Es를 변압기가 정격전압일 때 2차측에 공급하는 전압 E2로 가정하여
전압변동률를 구해 봅시다.
전압변동률에서 분자의 부분을 %임피던스 강하를 사용하여
다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.
따라서 전압변동률은 다음과 같이 정리할 수 있습니다.
※ 전압변동률
※ 전압변동률
즉, 정격부하가 있을 때 변압기의 2차측 권선저항과 리엑턴스 r,x에 따라서
전압변동률이 달라집니다.
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