단상변압기, 단권변압기 사전보고서 (단상 변압기의 극성, 변압기의 전압 변동율, 변압기의 병렬연결)

목차

실험 지시서 12 - 단상 변압기의 극성
(1) 실험 제목
(2) 실험 목적
(3) 관련 이론
(4) 사용 기구 및 재료
(5) 주의사항
(6) 실험 방법
(7) 연구 고찰사항

실험 지시서 13 - 변압기의 전압 변동율
(1) 실험 제목
(2) 실험 목적
(3) 관련 이론
(4) 사용 기구 및 재료
(5) 주의사항
(6) 실험 방법
(7) 연구 고찰사항

실험 지시서 15 - 변압기의 병렬연결
(1) 실험 제목
(2) 실험 목적
(3) 관련 이론
(4) 사용 기구 및 재료
(5) 주의 사항
(6) 실험 방법
(7) 연구 고찰사항

참고자료
* 변압기의 구조
1. 철심
2. 권선
3. 부싱
4. 절연유
5. 탱크
6. 기타 부속품
* 변압기의 극성

* 변압기 %임피던스와 전압변동율
1. 임피던스 전압
2. % 임피던스
3. %임피던스가 변압기 특성에 미치는 영향
4. 경제적인 %Z
5. 표준백분율 임피던스 전압강하

* 변압기 병렬운전조건
1. 3상변압기의 병렬운전 조건
2. 변압기 병렬운전시 문제점
3. 부하분담
4. 임피던스가 다를 경우의 병렬운전

* 변압기의 분류
1. 상수에 의한 분류
2. 권선 수에 의한 분류
3. 탭 전환방식에 의한 분류
4. 절연방식에 의한 분류

[1]변압기 결선방식의 장단점
(1) △­△결선 방식
(2) Y-Y 결선 방식
(3) △-Y 결선방식
(4) V-V 결선 방식
[2]변압기의 여자 돌입전류 ( Inrush current )
(1) 개요
(2) 여자돌입전류 발생 mechanism(무부하상태일 경우)
(3)큰 돌입전류가 흐르는 요인
(4)돌입전류 조파분석
(5)돌입전류의 영향
[3]특수 변압기
3상 변압기
(1) 구조
(2)단상 변압기와 3상 변압기의 비교
단권 변압기
(1) 원리
(2) 자기 용량과 부하 용량
(3)보통 변압기와 단권 변압기의 비교s

본문내용

위상이 0에서 인가되면, 철심의 자속은 0 (잔류자속이 0 이므로 ) 상태에서 순간적으로 파고치(ψm)까지 도달해야 하며, 또한 전압이 Vo→Vm→Vo 변화하는 반주기 동안 자속은 ψo → ψm → ψo → (-ψm) 및 직류성분의 합성치 (돌입전류의 파형도 동일하게 변화)로 변화하여 변화폭은 2ψm으로 이 과정에서 철심이 포화하고, 이 자속을 만들기 위하여 여자전류가 급증하여 큰 여자돌입전류로 된다.
(3)큰 돌입전류가 흐르는 요인
(a) 인가전압의 위상이 0 에서 투입한 경우
(b) 전원(계통)임피던스가 적은 경우
(c) 철심에 잔류자속이 있을 경우
(d) 냉간압연 철심 또는 저압측에서 여자하는 경우
용 량(KVA)
냉간압연 철심
열간압연 철심
고압측여자
저압측여자
고압측여자
저압측여자
500
10
16
6
9.4
1,000
8.4
14
4.8
7.0
5,000
6.0
10
3.9
5.7
10,000
5.0
10
3.2
3.2
50,000
4.5
9
2.5
2.5
<표1> 철심종류 및 여자방식에 따른 여자전류의 크기(정격전류의 배수)
변압기 용량(KVA)
여자돌입전류가 최소파고치의 50%로 감소하는시간(C)
비 고
500 ~ 1,000
최대 8~10
변압기 설계에 따라 다름
1,000 ~ 10,000
최대 10~60
변압기 설계에 따라 다름
10,000 이상
최대 60~30,000
변압기 설계에 따라 다름
<표2> 여자돌입전류 감쇄시간
(4)돌입전류 조파분석
유기기전력이 정현파이기 위하여 여자돌입전류는 왜형파가 되며 이를 분석하면 다음과 같은 성분함량을 갖는다.
조 파 성 분
제2고조파
제3고조파
제3고조파
기본파에 대한 백분율
63%
27%
5%
(5)돌입전류의 영향
(a)변압기 회로 투입시 계전기의 오동작
[3]특수 변압기
3상 변압기
(1) 구조
[그림 8-1]의 (a)와 같이 단상 변압기 3대를 조합시켜서, 1차 권선과 2차 권선을 한쪽 철심에 감고, 3상 교류 전원에 연결하면 이 부분의 자속은 2π/3[rad]의 위상차가 있고 크기가 같기 때문에 자속의 합성값은 0으로 된다.
따라서 이 공통 부분은 그림 (B)와 같이 제거할 수 있으며 재료가 절약되나 자속및 영상 자속에 대하여 자기 회로가 없으므로 이에 대한 자기 저항이 대단히 높다. 이와 같은 변압기를 3상 변압기라고 하며, 내철형과 외철형이 있다.
[그림 8-1]내철형 3상 변압기
[그림8-2]은 외철형 3상 변압기로 그림 (a)에서 각 상의 자속을 ΦA, ΦB, ΦC라 하면 이들은 대칭 3상 자속이기 때문에 그림 (b)에서 처럼 d부분의 자속은 1/2ΦB + 1/2ΦC이며, 크기는 벡터도에서 아는 바와 같이 주자속의 1/2이다. 따라서 계철부 d 및 e의 단면적은 철부심의 1/2로 된다.
만일, 중앙 권선을 감는 방법을 다른 상과 같게 감으면 1/2ΦA - 1/2ΦB, 1/2ΦB - 1/2ΦC이며, 벡터도에서 주자속의 1.717/2배가 되는 것을 알수 있다.
[그림 8-2]외철형 3상 변압기
(2)단상 변압기와 3상 변압기의 비교
단상 변압기 3대를 사용하는 것과 3상 변압기 1대를 사용 하는것에 대해 비교하면 다음과 같다.
(a)3상 변압기의 장점
-철심 재료가 적게 들고, 부싱이나 유량도 적게들어 경제적이고 효율이 높다.
-반절소에서 발전기와 변압기를 조합하여 1단위로 고려하는 방식(단위 방식)이 늘어 결선이 쉽다.
-냉각 방식, 재료, 구조 개선에 의해 3상 변압기가 비교적 소형화 되어가고 있어 조립된 상태로 수송이 가능하다.
-부하시 탭 변환 장치를 채용하는데 유리하다.
(b) 3상 변압기의 단점
- △­△ 결선으로 급전시 1대가 고장이 생겼을 때 단상 변압기에서는 V결선으로 하여, 그대로 운전을 계속할 수 있으나 3상 변압기 에서는 이것을 할 수 없다.
- 예비기를 한 뱅크 이상 설치 할 때는 3상 변압기가 유리하지만, 단상 변압기 1대로 가능할 경우에는 3상기 에서도 1대가 필요하므로 비경제적이다.
단권 변압기
(1) 원리
단권 변압기는 1차 권선과 2차 권선이 독립되어 있지 않고 권선의 일부를 공통 회로로 하고 있는 변압기로 [그림 8-3]와 같다.
[그림 8-3]단권 변압기
그림에서 공통 ab를 분로 권선, 공통이 아닌 부분 bc를 직렬 권선이라 한다. a, b사이의 권선수를 n1, b, c 사이의 권수를 n2라고 하면, 보통 변압기와 같이 1차 기전력 E1[V], 2차 기전력 E2[V]사이에 (E1>E2의 경우) 다음식이 성립한다.
이 식은 권선안의 전압 강하를 무시하면, 1차 단자 전압 V1[V]와 2차 단자 전압 V2[V]의 비와 같고, 여자 전류를 무시하면 1차 전류 I1[A]와 2차 전류 I2[A] 사이에는 다음식이 성립된다.
또한, 분로 권선 a, b, 사이에 흐르는 전류 I[A]는
(2) 자기 용량과 부하 용량
단권 변압기는 분로 권선을 1차 권선, 직렬 권선을 2차 권선으로 하는 보통 승압 변압기로 작용하므로, 변압기 자신의 용량은 직렬 권선의 출력(V2 - V1)I2와 같고, 이것을 단권 변압기의 자기 용량이라 하며, 변압기를 통하여 공급되는 부하 V2I2를 부하 용량이라 한다. 자기 용량과 부하 용량에는 다음과 같은 관계가 있다.
자기용량 = I2(V2 - V1) = I2V2{(V2 - V1)/V2}
= 부하용량 × 승압전압(강압전압)/고압측 전압 [VA]
위 식에서 강압용 단권 변압기에서는 승압전압 대신에 강압 전압을 사용하여 자기용량을 구한다.
(3)보통 변압기와 단권 변압기의 비교
(a) 단권 변압기의 장/단점
-분로 권선의 전류는 1차 전류와 부하 전류의 차로서, 권선을 가늘게 해도 되며 그에 따라 자로가 단축되므로 재료를 절약할 수 있다.
-권수비가 1에 가까울수록 동손이 감소되어 효율이 좋다.
-분로 권선은 공통 선로이므로 누설 가속이 없어 전압 변동율이 작다.
-저압측 에서도 고압측과 같이 절연을 해야 하며 고압측 전압이 높아지면 저압측 에서도 고전압을 받게 되므로 승압기에 사용된다.
(b) 단권 변압기의 용도
동기 전동기 및 유도 전동기의 기동 보상기용, 고압 배전서의 전압을 10[%]정도 올리는 승압기, 형관등용 승압기 등에 사용된다.

키워드

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