변압기[transformer 變壓器]

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목차

변압기
1. 변압기의 원리와 구조

2. 변압기의 권선과 권선의 배치
1) 변압기의 권선
(1) 권선
(2) 직권
(3) 형권

3. 절연과 냉각방식

4. 온도의 상승과 온도측정

5. 변압기의 기름
1) 변압기 절연기름으로서의 조건
2) 열화방지

6. 부싱

2) 변압기의 특성
3) 변압기의 손실
4) 변압기의 효율
5) 변압기의 시험과 관리방법
* 다루는법
* 손질하는법

본문내용

=100[%]로 하여 전압과 전압강하를 퍼센트로 나타내면 무부하 2차단자전압은 V2n = 100 + ε[%] 그림에서 을 연장하여 점a로부터 이것에 그은 수직선과 만나는 점을 d라 하고 전압변동율을 구해본다면
따라서
전압변동율은 다음과 같다.
3. 변압기의 손실
1. 손실
변압기가 전력을 전달하는 경우, 변압기의 내부에서 소비되는 전력이 있는데 이것을 변압기의 손실이라 한다
2. 무부하손
무부하손은 2차권선을 열어 놓고 1차단자에 정격전압을 가하였을 때에 생기는 손실을 말한다. 또한 여자전류에 의한 권선의 저항손 및 절연물 중에 생기는 유전체손을 합한 것이다.
(1) 철손
무부하시 철손은 철심중의 손실로서 히스테리시스손과 맴돌이 전류손으로 되어 있다.
히스테리시스손 : 히스테리시스손이란 다음과 같다. 단, δh는 재료에 따라 정해지는 상수(히스테리시스 상수), f는 주파수, Bm는 최대자속밀도 [wb/㎡]이며, 철손의 약 70~80%를 차지하며 철심 재료로는 규소강판을 사용한다. 맴돌이 전류손 : 자속변화로 철심단면에 유도되는 맴돌이 전류에 의한 손실.
단, δe는 재료에 따라 정해지는 상수 t는 강판의 두께[㎜], f는 주파수[Hz], kf는 기전력의 파형을 Bm 최대자속밀도, 철심은 보통 0.35[㎜]의 규소강판을 사용한다.
(2) 구리손
무부하시 1차권선에 의한 손실로 매우 작다.
(3) 유전체손
전압이 높을 때 절연물에서 손실로 나타납니. 즉 절연물의 유전체로 인한 손실이다.
(4) 표류무부하손
죔볼트, 철심등에 생긴다.
3. 변압기의 효율
1)실측효율
실제로 부하를 가하여 측정한 효율을 말한다.
2)규약효율
무부하 시험이나 단락시험한 결과를 이용하여 일정한 규약하에서 효율을 산출하여 구하여 진 효율을 말한다.
변압기의 용량(정격출력)을 K[kVA], 무부하손(철손)을 Pi[㎾], 전부하에서의 부하손(구리손)을 Po[㎾], 부하역율을 cosθ라 하면 다음과 같다.
정격2차전압을 V2n[V], 정격2차전류를 I2n[A], 2차측에 환산한 전 저항을 r12[Ω]이라 하면 다음과 같은 관계가 이루어진다.
K = V2nI2n , Po = r12I2n2
따라서
1/m 부하에서의 효율은 다음과 같다
3)최대효율
구리손과 철손이 같게 되는 부하일 때 효율이 최대가 된다.
V2n , cosθ가 일정하면 η가 최대로 되기 위해서는
이 최소가 되면 된다
는 일정하므로
가 성립한다.
η가 최대가 되는 조건
r12(I2n /m)2 = Pi
4)전일효율
1일중의 변압기 출력과 입력의 비로 효율을 나타낸 것이다.
단, 변압기가 1일에서 T시간은 V2I2 cosθ의 부하로 운전되고 나머지 시간은 무부하 운전이다.
4.변압기의결선
결선 비교
5. 변압기의 시험과 관리방법
1) 변압기의 시험
저항측정 : 변압기의 권선저항은 일반적으로 작으므로 측정하는 데에는 세심한 주의가 필요하다.
권수비 시험
극성시험
무부하시험 : 여자 어드미턴스를 구할 수 있다.
단락시험 : 변압기의 단락시험에는 리액턴스, 퍼센트저항강하[P], 퍼센트 리액턴스강하[q]를 알 수 있으며, 전압변동율[ε]을 계산할 수 있다. 또한 철손, 구리손을 알 수 있으며 임의의 역율, 임의의 부하에 대한 효율[η]을 계산할수 있다.
2) 온도시험
#1 실부하 시험 (actual loading test)
전구나 물의 저항등을 부하로 사용하는 방법입니다. 이러한 방법은 전력이 많이 소비되므로 소형의 변압기에만 적용한다.
#2 반환 부하법(loading-back method)
전력을 소비하지 않고 온도가 올라가는 원인이 되는 철손과 구리손만을 공급하여 시험하는 방법이다.
3) 온도의 측정
(1) KSC 4303, KSC 4304에 의한 온도상승한도
권선의 온도 상승은 저항법으로 55°C 이하
절연기름의 온도 상승은 온도계법으로 50°C 이하
(2) 온도계법
막대 온도계, 다이얼 온도계, 저항 온도계 또는 열전쌍으로 온도를 정하는 것을 말한다.
(3) 저항법
온도시험 직전과 직후에 있어 권선의 저항을 직류로 추정하여 온도를 측정하는 방법이다.
&& 다루는 법
1.수송 & 건조
수송
(1) 용량이 작거나 중간 변압기의 수송
변압기를 공장에서 조립하여 기름을 넣은 채로 수송한다. 장점으로는 습기가 차지 않으므로 건조시킬 필요없다.
(2) 용량이 큰 변압기의 수송
부싱과 방열기를 떼어 내어 수송 후 조립한다.
(3) 대용량의 변압기의 수송
철심과 권선등을 분해하여 수송하고 현장에서 조립한 다음 건조시키는데 조립은
변압기 전문가가 담당한다.
건조
열풍법
송풍기의 전열기를 사용하여 열풍을 보내어 건조시키는 방법이다. 처음에는 절연저항이 작으나 10시간 정도 이후에는 1000[v] 메거로 측정하면 2000[MΩ] 이상이 된다. 즉 절연 저항이 더 커지지 않고 일정한 값이 되면 건조가 끝난 것이다.
단락법
어느 한쪽 1차권선 또는 2차권선을 단락시키고 다른 쪽 권선에 임피던스 전압의 약 20[%]정도를 가하여 단락전류를 흘려주어 구리손을 발생시켜 가열 건조시키는 방법이다
진공법
탱크내부온도 80~90[°C], 진공도 10[㎜Hg]정도 속에 변압기를 넣고 밀폐한 다음 탱크 속에 있는 파이프를 통하여 높은 온도의 증기를 보내 가열하며 증발된 수분을 진공펌프로 빼내는 방법이다.
손질방법
변압기 기름은 절연과 냉각용으로 중요한 역할을 하므로 성능이 떨어지지 않도록 각별히 주의해야 하며 운전 중에도 적당한 시기에 외함에서 기름을 조금 빼내어 절연파괴시험을 하고 성능이 나빠졌을 경우 여과해야 한다. 또는 교체해야 한다.
부싱은 먼지가 끼지 않도록 청소하고 기름이 들어 있는 부싱은 기름의 양에 주의해야 한다.
흡습제가 들어 있는 통기장치가 붙은 변압기는 수시로 흡습제를 갈아 주어야 한다.
변압기 본체는 5~10년마다 각 부분을 점검하고 불순물등을 제거해 주어야 한다.
수냉관은 물 때가 부착되면 열전도와 물의 흐름을 방해하여 냉각효과가 떨어지므로 적당한 시기에 청소해야 한다.
운전 중에는 항시 부하상태에 주의를 기울이고 전압, 전류의 불평형, 기름의 온도상승등을 점검해야 한다.

키워드

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