단상 변압기 설계

소개글

단상 변압기 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.1 철손에 대하여
1.2 동손에 대하여
1.3 동과 철의 무게비
1.4 철심 단면적을 구할 때 출력상수 C값
1.5 외접원 D에 관련된 수치
1.6 2a와 2b값의 의미
1.7 확정된 철심 단면적
1.8 철심에 흐르는 자속
1.9 1차,2차 Coil의 권수 확정
1.10 정격 전류의 계산
1.11 Coli 단면적의 결정
1.12 철심창구의 의미
1.13 철심창고와 철심창폭의 계산
2. 변압기 설계
2.1 (턴당 흐르는 전압)의 가정
2.2 2차 권수(N1)의 결정 및 의 학정
2.3 권수비a와 와의 비교
2.4 자속밀도(Bm) 및 철심의 단면적(QF)
2.5 정격 전류의 계산
2.6 전류밀도의 가정
2.7 Coil의 단면적의 가정(S1,S2)
2.8 철심창 면적의 가정
2.9 도체 규격 결정
2.10 권선 높이의 결정
2.11 1차 권선의 총 두께
2.12 2차 권선의 총 두께

본문내용

선 도체의 종류(Cu,Al), 요구하는 부하손, 냉각방식, 온도상승 한도에 따라 다르나, 유입 자냉식에서 Cu를 사용할 경우 2.0~3.5(A/mm2)로 하는게 보
통입니다. 저희는 3.2(A/mm2)로 가정하였습니다.
2.7 Coil의 단면적의 가정(S1, S2)
1) 1차 권선 도체의 단면적(S1) =
2) 2차 권선 도체의 단면적(S2) =
2.8 철심창 면적의 가정
철심창구는 1,2차 권선의 총 단면적과 절연물, 냉각을 위해 절연유가 대류 가능한 충분
한 면적의 합으로 이루어진다. 철심창구 내의 권선의 총 단면적과 철심창고와 철심창폭
의 비를 도체의 점유율이라 하며, 점유율은 변압기의 용량, 정격전압에 따라 다르지만,
다르지만, 22kVA급에서는 통상 0.15~0.4정도를 씁니다.
철심창의 면적(cm2) =
저희는 점유율을 0.25로 가정하였습니다.
철심창의 면적(cm2) =
또 철심창고와 철심창폭의 비는 단상 2각식의 경우 1.8~2.5 : 1, 삼상 3각식의 경우 2.3~4.0 : 1 정도로 알고 있습니다. 저희는 2 : 1로 가정하였습니다.
·
< 그림2 >
a' = 철심창고
b' = 철심창폭
g = 철심요크와 주절연과의 거리
T = 철심과 저압권선 주절연(보빙두께)
Hh = 고압권선 총 높이
Hm = 고압권선 상하 메꿈거리
LH = 저압권선 높이
Lm = 저압권선 상하 메꿈 거리
표-1 절연유중 절연계급별 절연거리 및 두께 ( 단위 : mm)
절연계급 (kV)
구분
3.3 / L.V
6.6 / L.V
22.9 / L.V
비고
Min
Max
Min
Max
Min
Max
Hm
10
15
10
15
30
40
Lm
5
10
5
15
20
30
g
3
8
4
9
6
10
Min치는 절연유도 없으시
T
1.5
3
1.5
3
1.5
3
2차 권선이 3.3 또는 6.6kV
일시는 4~6mm
상기치는 경험상 참고치로서 시험전압, 건조방법, 시간 및 주유방법에 따라 증감됨.
2.9 도체 규격 결정
1) 2차 권선
a) 층수 및 층당 권수
리드선, 결선 등 배선의 편리성을 위해 특별한 경우를 제외하면 짝수 층수로 합니
다. 저희는 층수를 2로, 층당 권수는 = 11 로 했습니다.
b) 도체의 폭, 두께 결정
<그림2>에서 저압권선 높이(LH) = a' - 2(g+Lm) = 410 - 2(10+30) = 330mm
또 저압권선 높이(LH)는
LH = (도체폭+절연피복두께)높이방향 도체병렬수(층당권수+1)
여기서는
28mm는 절연피복두께를 포함한 도체의 직경인데 이는 도체단면적 284.09mm2 으로 할때 직경 보다 크므로 층당권수의 값이 틀려져 버립니다. 그래서 평각동선을 사용합니다.
평각동선은 두께 1.5mm이상, 폭14mm이하의 도체를 말합니다. 주로 저압측에서 사용합니다. 평각동선의 폭은 보통 4~14mm를 표준으로 하고 있기 때문에 동선폭 28mm는 표준이 아니므로 몇 개의 KC선을 높이방향으로 병렬합니다.
따라서 권선의 높이방향으로 4병렬로 한다면 가 됩니다.
따라서 평각동선은 크라프트 0.05mm를 5회정도 피복절연 하므로 전체 절연두께는
0.055 = 0.25mm이며, 동선폭 규격은 7 - 0.5 = 6.5mm 동선폭이 결정됩니다.
2차 권선 단면적 = 284.09mm2 를 이용하여 동선두께와 권선두께방향 병렬본수를 2로 하여 구하면(높이방향 병렬수는 이해를 하겠는데 두께방향 병렬수는 생각을 해봐도 무엇을 의미하는지 모르겠습니다.
동선 두께 = 이므로 5.5로 정했습니다.
이로써 2차 권선 도체 규격은 5KC 5.56.58입니다.
2) 1차 권선
a) 도체 규격 결정
1차 권선의 도체 단면적은 2.728mm2 는 평각동선으로는 작업이 불가능하므로 PEW1종(에나멜선) 환선으로 합니다.
환선이란 원형으로 되어 지름으로 규격을 표기합니다. 고압측에 사용됩니다.
1차 권선 도체의 직경은 에서 이므로
PEW1종, 직경 1.9로 정했습니다.
b) 전류밀도 확정
2.10 권선 높이의 결정
1) 1차 권선
a) 권선 높이의 가정
<그림2>에서 Hh = a' - 2(g+Hm) = 410 - 2(10+40) = 310mm 이 됩니다.
b) 층수 및 층당권수
Hh = 310mm를 이용하여 층수 및 층당권수를 구하면 PEW1종, 1.9의 절연피
복을 포함한 외경이 2.02mm 이므로
층당권수 = 이므로
층당권수는 152T로 하고 층수 = =
c) 1차 권선 높이(Hh)의 확정
2.02 (152+1) = 309mm
기계적 고 : 층당권수+1
전기적 고 : 층당권수
1턴을 감는데 실제로 시작점과 끝점이 어긋나므로 그 지점에서의 길이는 2턴이 된 거나 마찬가지입니다. 즉 폭10mm도체로 1턴을 감으면 시작과 끝점이 만나는 곳이 서로 어긋나므로 20mm의 길이가 됩니다. 그래서 이 길이를 기계적고라고 하고, 전기적고는 그냥 1턴으로 계산 됩니다.
d) 2차 권선 높이(LH)
(6.5+0.5)(11+1)4 = 336mm
2.11 1차 권선의 총두께
1) 도체만의 두께
동선외경층수 = 2.0215 = 30.3
2) 층간절연 및 절연유도의 두께
층간에 걸리는 전압은 균등유도 내전압으로써
2층당권수2 = 1021522 = 6080[V]
층간 크라프트 0.18mm 1매의 설계시 내전압은 1500V라고 할때 층간 절연은
매 이므로 4매로 정했습니다.
총 절연두께는 0.18mm4매16층 = 11.52mm
또 권선층과 층 사이에 권선 온도상승을 고려하여 보통 5.0mm의 절연유도(Coil Duct:통로)를 넣습니다.
3) 1차 권선의 총 두께
30.3 + 11.52 + 5.0 = 46.8246.9mm
2.12 2차 권선의 두께
1) 평각동선만의 두께
(평각동선 두께 +피복절연두께2)층수
(19.02 + 0.252)2 = 39.04mm 39.1mm
2) 층간절연 및 절연유도 두께
층간에 걸리는 유도 전압은 102211 = 440[V}이므로 동선 피복절연만으로
충분하나 권선작업시 기계적 충격을 감안하여 프레스보드 0.5mm, 절연유도 4.0mm
로 하는게 일반적으로 알고 있습니다..
3) 2차 권선의 총 두께
39.1 + 0.5 + 4.0 = 43.6mm 가 됩니다.

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