단권변압기

단권변압기란

단권변압기는 하나의 권선에 탭을 두어 1차와 2차가 권선 일부를 공유하는 변압기다.

1차와 2차 사이에 전기적 절연이 없다는 점을 먼저 기억한다.

승압과 강압에 쓰이며, 자기용량이 부하용량보다 작은 것이 핵심이다.

결선 구조

단권변압기는 권선 하나에 탭을 뽑아 쓰는 구조다.

탭 왼쪽은 1차 쪽에만 속하는 직렬권선이고, 탭 오른쪽은 공통권선이다.

두 권선이 한 줄로 이어져 있어 1차와 2차는 전기적으로 직접 연결된다.

1차 전압은 양 끝 단자에, 2차 전압은 탭과 한쪽 끝 사이에서 얻는다.

권수비와 용량

권수비는 고압측 전압과 저압측 전압의 비이며, 권수의 비와 같다.

직렬권선의 전압 V_H−V_L과 전류 I_H의 곱이 자기용량이다.

고압측 출력인 부하용량 V_H·I_H는 자기용량보다 크다.

두 값의 비는 1 − 1/a 이므로, 권수비가 1에 가까울수록 자기용량이 작아진다.

계산 예제

가상의 예로 고압 6,600V, 저압 3,300V, 부하용량 1,000kVA인 경우를 본다.

권수비는 6600 ÷ 3300 = 2이다. 따라서 자기용량 비율은 1 − 1/2 = 0.5다.

자기용량은 1,000kVA × 0.5 = 500kVA이다.

결과가 부하용량의 절반이라 상식 범위에 맞다.

두 권선 변압기와 비교

두 권선 변압기와 비교하면 단권변압기는 절연과 자기용량이 다르다.

단권변압기는 절연이 없고, 자기용량이 부하용량보다 작다.

자기용량이 작다는 점이 경제성의 근거가 된다.

주로 초고압 계통 연계에 쓰인다.

장점은 재료와 설치 면적이 줄고 누설 리액턴스와 손실이 작은 것이다.

단점은 1·2차가 직접 연결되어 고압측 사고가 저압측으로 전파되는 것이다.

헷갈리는 점과 확인 문제

시험에서 자주 틀리는 부분을 짚는다.

첫째, 자기용량은 직렬권선이 맡는 용량이라 부하용량과 구분한다.

둘째, 절연이 없다는 단점을 빼면 감점된다. 직접 풀어 보자.

정답은 작아진다. 권수비가 1에 가까울수록 자기용량 비율은 0에 가까워진다.

정리

오늘 내용을 정리한다.

단권변압기는 권선 하나에 탭을 둔 변압기이며, 자기용량은 부하용량보다 작다.

대신 1차와 2차가 직접 연결되어 절연이 없으므로 보호 설계를 함께 봐야 한다.