변압기

변압기의 구조 및 원리

변압기는 1차 권선과 2차 권선을 하나의 철심에 감아 자기적으로 결합시킨 정지기기이며, 교번자속의 전자유도작용으로 2차 권선에 기전력을 유도한다. 1차 권선에 교류 전압을 가하면 철심에 교번자속이 생기므로 2차 권선에 전압이 발생한다. 직류 전압을 가하면 자속이 시간에 따라 변하지 않아 정상상태에서는 2차 권선에 전압이 유도되지 않는다. 변압기의 자기회로는 철심을 따라 자속이 흐르는 경로이며, 철심은 규소강판을 얇게 포개어 성층하여 만든다. 성층 구조의 주된 목적은 철심 내부의 와전류를 줄여 와전류손을 감소시키는 것이다. 변압기의 구조는 권선이 철심에 감기는 방식에 따라 나뉜다. 내철형은 권선을 철심의 각 다리에 나누어 감는 구조이고, 외철형은 철심이 권선을 둘러싸는 구조이다.

변압기의 등가회로

변압기 등가회로는 2차 측 값을 1차 측으로 환산하여 1차 측 회로로 통일한 회로이다. 여자 회로에서 변압기 등가회로에 관련된사항을 보면, 철손 저항 Rc는 철손을 나타내며 여자 회로에 병렬로 접속되고, 자화 리액턴스 Xm은 자화전류에 대응한다. 2차를 1차로 환산할 때 권수비를 a = N1/N2라 하면 임피던스는 권수비의 제곱에 비례한다. 식으로 쓰면 Z2' = a²Z2이다. 전류는 권수비에 반비례하므로 식으로 쓰면 I2' = I2 ÷ a이다. 1차를 2차로 환산하는 경우 방향이 반대이므로 1차 측 임피던스를 a²으로 나눈 값이 2차 측 값이다. 변압기벡터도에서 지상 역률 부하의 2차 전류 I2는 2차 단자전압 V2보다 역률각만큼 뒤진다.