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변압기의 원리 종류별 특징
변압기?
전기사업자에게 특고압 또는 고압으로 수전한 전력을 수용가에게 필요한 전압으로 변성는 설비
수변전설비에서 가장 중요한 설비 중의 하나로서
건식, 유입, 몰드 등의 종류가 있으며,
변압기 선정시에는 건축물의 특성에 따라 세밀하게 검토되고 설치되어야 하는 설비
변압기 원리
1)개념
- 앙페르의 오른나사법칙
- 패러데이
\[e=-L\frac{di}{dt}=-N\frac{d\phi}{dt}\]
- 렌츠 “-” 역기전력 : 자속 방향 결정
- 성층 철심에 권선 n₁(1차 측)과 n₂(2차 측)를 감고 1차에 전류를 흘리면
1차권선에 흐르는 전류에 의해 1차 측 철심에 자속이 발생하고
이 자속은 철심을 통해 2차 권선을 쇄교한다 - 2차 권선의 내부에 있는 철심에서는 1차권선에 의한 자속의 변화를 방해하는 방향으로 자속이 발생하고, 이 자속에 의해 2차 권선에 기전력이 발생하여 전류가 흐름
- 1차 전압에 대한 2차 전압은 권선수에 비례하고,
1차 전류에 대한 2차전류는 권선수에 반비례하는 변압비가 발생
\[\frac{V_1}{V_2}=\frac{N_1}{N_2}, \frac{I_1}{I_2}=\frac{N_2}{N_1}\]
2)등가회로
\[I_0=I_i-jI_{\phi}\]
\[I_i=I_h+I_e\]
\[I_0 : 여자전류, I_\Phi : 자화전류, I_i : 철손전류,\]\[ I_h :히스테리시스손을 일으키는 전류 ,\]\[ I_e : 와류손을 일으키는 전류\]
3)벡터도
변압기의 종류별 분류
1)유입변압기
- 절연유로 광유를 사용하며 100[kVA]이하의 주상변압기에서 1,500[MVA] 대용량 까지 제작되며,
신뢰성이 높고 가격이 저렴하며, 용량과 전압의 제한이 적어 가장 많이 사용 - 최근에는 시대적인 요구로 무부하손을 감소시킨 저손실 변압기도 제작
2)H종 건식변압기
- 절연유를 전혀 사용하지 않아 난연성 비폭발성의 특징이 있어 화재 예방을 중요하게 생각하는 건축물, 즉 지하철 구내, 병원 등에서 많이 사용
- 특징
- 절연유를 사용하지 않아 화재 위험이 적다
- 절연강도가 낮다
- 옥외용으로 적합하지 않다
3)가스절연변압기
- SF₆가스를 사용한 변압기로서 건식 변압기보다 높은 절연계급까지 실용화, 5000[kVA]이상의 22[kV]이상 변압기로의 적용이 늘고 있다
- 특징
- 건식변압기보다 절연계급이 높다
- 보수가 간단하다
- 내열, 내수성이 우수
- 옥외용 및 방재용 변압기
4)몰드변압기
- 고압 및 저압 권선을 모두 에폭시 몰드로 하는 고절연방식을 채택한 변압기
- 몰드변압기는 최근에 가장 많이 사용하는 변압기
난연성, 절연의 신뢰성 향상 등의 특징
| 구분 | 유입 | 건식 | 가스 | 몰드 |
|---|---|---|---|---|
| 옥외용 | 적합 | 부적합 | 적합 | 부적합 |
| 옥내용 | 적합 | 적합 | 적합 | 적합 |
| 절연강도 | 매우높음 | 낮음 | 높음 | 높음 |
| 연소성 | 가연성 | 난연성 | 난연성 | 난연성 |
| 가격 | 낮음 | 보통 | 높음 | 높음 |
| 보수점검 | 까다로움 | 용이 | 보통 | 용이 |
| 손실 | 보통 | 나쁨 | 좋음 | 좋음 |
| 환경성 | 나쁨 | 적합 | 나쁨 | 적합 |
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