고주파 변압기의 설계

소개글

고주파 변압기의 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1장 서론

제 2장 변압기 철심의 물성
2.1 변압기 원리
2.2 변압기의 회로도
2.3 변압기의 구조
2.4 변압기의 전압 변동율
2.5 변압기 철심의 손실
2.6 변압기의 효율
2.7 변압기 철심의 특성

제 3장 고주파 변압기 설계
3.1 저⦁중⦁고주파 변압기 등가회로
3.2 고주파 변압기 철심

제 4장 Ni-Zn 페라이트
4.1 Ni-Zn 페라이트에 첨가물 고용 효과
4.2 Ni-Zn 코어의 제조

제 5장 결론

본문내용

전압 154[kV], 345[kV], 765[kV] 으로 승압한다.
(2) 1차 변전소 : 발전소로부터 보내온 전압 154[kV], 345[kV]을 내려서
2차변전소에 보내는 강압용 변압기를 설치한 전력용 변전소 이 다.
(3) 2차 변전소 : 배전전압 22.9[kV]로 내려서 강압 하는 배전용 변전소이다.
그림 2.1에서 1차 권선수, 2차 권선수인 변압기는 1차측에서 유입한 교류전력을 전자유도작용에 의해 2차측에서 전압 및 전류를 변성는 정지기기 이다.
1차권선에 주파수 f의 전압 을 인가하면 1차권선에 여자전류 가 흘러 철심에 교번자속 식(2.1) 발생한다.
(2.1)
(2.2)
1차, 2차전압의 비는 / = / 로 권선의 비와 같게 되어. 이와 같이 1차, 2차 권선비를 선정함으로써 1차전압 을 2차전압 로 변환시킬 수 있다. 그리고 2차측에 부하를 연결하여 전류를 가 흐르면 의 기자력이 발생한다. 이 기자력을 상쇄하기 위하여 1차측에 를 만족시키는 전류 이 흐르게 된다.
그림 2.1 변압기 기본회로
의 관계에서 1차, 2차의 전류는 권수에 반비례 한다. 그리고 여자전류 와 1차, 2차 권선의 임피던스 , 는 매우 작아 무시하면 로 되어, 변압기는 1차 측에서 유입한 전력을 필요한 전압으로 변성해서 2차 측에 공급하는 역할을 한다.
2.2 변압기의 회로도
2.2.1 이상변압기의 회로도
이상변압기의 등가 회로도는 그림 2.2 와 같다.
(a)
(b)
(c)
그림 2.2 이상 변압기의 등가회로
2.2.2 무부하 상태의 변압기 회로도
무부하 등가 회로에서 철손 전류는 식(2.3)이고 선형자기회로에서 B-H 특성이 직선이고 투자율은 유한 상수값이다. 이런 경우에는 자화전류 Im은 자속에 비례하고 동상이다. 그리고 1차 유도전압보다 90 지상이다.
(a)
(b)
(c)
그림 2.3 이상변압기의 무부하
그림 2.3(a)는 무부하 변압기 이고, 백터도는 그림 2.3(b)로 나타내어진다. 이때 무부하 전류는 식 (2.4)이며 역률은 식 (2.5)와 같다.
(2.3)
,
(2.4)
(2.5)
그리고 이상변압기에 식 (2.6)과 같은 여자어드미턴스가 추가되어 졌을 경우 그림 2.3(c)가 된다. 이때 컨덕턴스()는 식 (2.7)과 같은 철손을 없애준다.
(2.6)
(2.7)
2.2.3 변압기 누설 임피던스와 등가회로
철심에 흐르는 자속은 1차, 2차 권선과 쇄교하는 자속 이외에 1차권선에만 쇄교하는 자속, 2차권선에만 쇄교하는 자속이 발생하는데, 이를 1차누설자속, 2차누설자속이라한다. 또한 누설자속은 각 권선에 자기유도의 역할을 하므로 주파수에 의하여 리액턴스가 된다. 이 리액턴스를 각각 1차, 2차 누설리액턴스라 한다. 그림 2.4 는 이러한 누설리액턴스와 1차, 2차 권선의 저항을 고려한 등가회로이다.
그림 2.4
2.3 변압기의 구조
변압기는 자로(磁路)를 형성하는 철심(鐵芯)과 전로(電路)를 형성하는 권선(捲線)이 필요고 운전시 이상전압이 인가되는 경우에도 전기적 고장을 일으키지 않도록 절연물 등으로 조립되어 있다.
(1) 권선 : 전원에 접속되는 1자 권선과 부하에 접속되는 2차권선이 전기적으로 분 리되어 있으며 철심에 감겨져 있다. 저압측을 철심에 가까운 내측(內側) 에 감은 것은 철심과 권선의 절연을 쉽게 하기 위한 것이다.
(2) 철심 : 자기특성이 좋은 두께 0.35[mm] 정도의 규소강판을 성층(成層)시킨 것 으로 되어 있다.
(3) 부싱 : 유입 변압기에서는 권선을 외함의 외부로 인출하는데 인출 도선과 외함 과의 사이를 절연하고 밀폐상태를 유지시키는 것으로 도체를 심(芯)으 로 하는 절연 애자이다.
(4) 명판 : 변압기의 명칭, 상수(相數), 용량 등이 기재되어 있으며 보기 쉬
운 곳에 표시하도록 되어 있다.
(5) 외함 : 유입변압기는 외함(탱크) 안에 권선, 철심을 넣고 절연유를 채운 구조 이다.
(7) 베이스 : 변압기 전체를 받쳐주는 기초이다.
(6) 핸드홀 : 탭 절환이나 절연유를 보충 할때 여는 유입변압기의 뚜껑으로, 고무 패킹이 붙어있어 밀폐가 유지되도록 되어 있다.
(8) 외함 고리 : 변압기 전체를 들어 올릴 때 사용되는 금구(金具)이다.
(9) 내용물 고리 : 권선과 철심만을 들어 올릴 때 사용되는 금구이다.
(10) 혼촉방지판 : 고압권선과 저압권선의 절연이 파괴되는 경우 저압측의 기기가
파손되거나 인축(人畜)에 위험을 초래시키게 된다. 이것을 방지 하기 위하여 고저압의 절연물 사이에 도체를 감아서 접지한 다.
(11) 무전압 탭 절환기 : 변압기를 사용하지 않는 상태에서2차 전압을 조정하는 장 치이다.
그림2.5 유입변압기
그림 2.6 개념도
2.3.1 철심
(1) 변압기는 철심과 권선배치에 따라 그림 2.5(b)처럼 분류된다. 철심이 권선 내측에 있는 내철형과 그림2.5(a) 처럼 권선이 갖고 있는 철심과 그 철선을 이것을 둘러싼 철심으로되어 있는 외철형이 있다.
(2) 철심 구조로서는 적철심형과 권철심형이 있다. 규소강판을 모양에 맞게 절단한 것을 쌓아서 압착한 적철심형과 방향성 규소강대를 용수철 모양으로 감은 권철심형이 있다.
그림 2.7 몰드 변압기의 구조
(3) 적철심형은 철판을 조합해서 만들어지기 때문에 접속부위 근처에서 자로(磁路) 가 굴곡되고 자기 저항이 증가하여 철손이 증가하게 된다. 이와 같은 결점을 없애기 위하여 강대를 말아서 접속부위를 없앤 권철심형은 중소형 변압기에 적 용된다.
(4) 삼상변압기의 철심은 단상변압기 3대를 사용하는 것보다 철량, 유량 모두 1/3 정도 절감되며 손실도 절감된다.
(5) 코일에는 절연된 원형 또는 평각(平角)의 단면적을 갖는 권선을 사용하며 권
선기로 1개 층마다 종이 등의 절연물을 삽입하여 만든다. 전류용량이 적은 코
일은 면사 또는 견사를 감아서 사용하거나 에나멜처리를 한 원형단면의 전선
을 사용하게 되며 대전류를 흐르게 하는 코일에는 평각선에 마닐라지의 테이프 를 감아서 사용한다.
(6) 원통형 코일은 가장 일반적인 것으로 절연물을 경계로 정렬시켜 감겨져 있다.
(a) 외철형
(b) 내철형
(7) 권선 상호간 그리고 권선과 철심의 사이는 양질의 종이를 수지에 함침

키워드

고주파,   변압기,   high frequency,   철심