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변압기 손실과 효율
변압기 손실의 종류
1)부하손
- 부하손은 저항손이 대부분으로 부하률에 제곱에 비례하는 특성
와류손과 표류부하손은 작아서 동손에 포함시킴
- 동손(=부하손 =저항손)
부하전류에 의한 저항손실 (Pc=I²R) - 와류손 : 값이 적어 저항손에 포함
부하전류에 의한 누설자속의 영향으로 권선에서 발생 - 표류부하손 : 값이 적어 저항손에 포함
누설자속의 영향으로 금구, 외함 등에서 발생
2)무부하손
- 무부하 손실은 히스테리시스 손실과 와류손실은 자성체인 철심에서 철심에서 발생되는 철손이 대부분이며, 무부하손은 부하율에 무관하게 일정하다
- 철손 : 히스테리시스 손실 + 와류손실
- 무부하 시 동손 : 계산이 가능하나 값이 작아 무시
- 유전체손 : 고압의 경우 일부 계산
- 표유부하손 : 대용량 변압기의 경우 고려
\[ P _{i} ∝ fB _{m}^{2} \]
변압기 손실
1)동손(=부하손=저항손)
\[P_c=K(I^2_1r_1+I^2_2r_2)\]
여기서, K : 표피효과에 의한 실효저항 증가율
2)철손
- 히스테리시스손 (n=1.6~2정도)
\[ P _{h} =\sigma_h\cdot f\cdot B^n_m [W/kg] \]
- 와류손
\[P_e=\sigma_e(K_f\cdot f\cdot t\cdot B_m)^2[W/kg]\]
\[\sigma_h : 히스테리시스손 계수,\sigma_e : 와류손계수, \]\[K_f : 파형률, f : 주파수, t : 두께, \]\[B_m : 자속밀도\]
3)표유뷰하손
- 대용량 변압기의 경우 상판의 발열문제 발생
- 부싱부분에 비자성체 재료인 스테인레스판, 알루미늄판 설치
4)변압기의 손실비
\[손실비=\frac{전부하동손}{무부하손(철손)}\]
변압기 손실에 대한 개선 방향
| 권선 개선 | 재료 : 초전도체 방법 : 단권변압기 |
| 철심 개선 | 재료 : 아몰퍼스 형태 : 철심 두께 앏게 |
변압기 효율
1)실측효율
\[\eta=\frac{P_2}{P_1}\times 100[\%]\]
여기서, P₁ : 입력 P₂ : 출력
2)규약효율
\[\eta=\frac{출력}{출력+손실}\times100[\%]=\frac{입력-손실}{입력}\times100[\%]\]
3)전일효율
- 부하가 변동할 경우 효율을 종합적으로 계산하기 위해서 전일효율을 사용
\[\eta=\frac{1일의 출력전력량}{1일의 출력전력량+1일의 손실전력량}\]\[=\frac{P_d}{P_d+P_i\times 24+P_{cd}}\]
Pi : 철손, Pcd : 1일간의 동손
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