변압기 등가회로

변압기 등가회로의 정의

변압기 등가회로는 실제 변압기를 회로 기호로 바꾼 모형이다.

이상변압기, 누설임피던스, 여자회로를 조합해 부하와 무부하 특성을 나타낸다.

등가회로는 전압변동률, 효율, 단락 특성 계산의 출발점이 된다.

1차 환산 등가회로

등가회로는 1차 측 기준의 직렬 임피던스와 병렬 여자 분기로 구성된다.

직렬 부분은 권선 저항과 누설 리액턴스이고, 2차 값은 a²배로 환산한다.

여자 분기는 철손 저항 Rc와 자화 리액턴스 Xm이 병렬로 붙는다.

2차 임피던스를 1차로 옮기면 Z2' = a²Z2가 된다.

a는 N1/N2인 권수비이고, 임피던스는 권수비의 제곱에 비례한다.

단락 시험과 %임피던스

단락 시험에서 얻은 1차 전압과 정격 전류로 등가 임피던스를 구한다.

단락 시험 전압을 정격 전압으로 나누고 100을 곱하면 %임피던스가 된다.

예로 단락 전압이 정격의 5%이면 %임피던스는 5%다.

%임피던스는 병렬운전과 단락 전류 계산에 직접 쓰이는 값이다.

전압변동률 계산

전압변동률은 무부하 전압과 정격 부하 전압의 차이를 정격 전압으로 나눈 값이다.

역률이 주어지면 ε은 %R·cosθ와 %X·sinθ를 더해 근사한다.

예를 들어 %R 1%, %X 4%, 지상 역률 0.8이면 ε은 약 3.2%다.

역률이 같아도 리액턴스 성분 크기에 따라 전압변동률은 달라진다.

정리와 시험 포인트

앞의 문제 정답은 3.4%다. %R에는 cosθ, %X에는 sinθ를 곱해 더한다.

등가회로는 목적에 따라 정밀, 근사, 간이 모델로 나뉜다.

시험에서는 환산 방향, 벡터도, 전압변동률식, %임피던스를 모두 답안에 담아야 한다.

%임피던스가 작을수록 전압변동률은 작지만 단락 전류는 커진다.