변압기 무부하시험·단락시험

시험의 목적

변압기 무부하시험과 단락시험은 등가회로 정수를 실측으로 구하는 기본 시험이다.

무부하시험은 2차를 개방하고 1차에 정격전압을 인가해 철손과 여자전류를 구한다.

단락시험은 2차를 단락하고 정격전류가 흐를 때의 전압과 입력으로 임피던스와 동손을 구한다.

등가회로 정수의 구조

두 시험의 결과는 등가회로 정수로 묶인다.

무부하시험의 철손 저항과 자화 리액턴스는 여자 분기에 둔다.

단락시험의 합성 저항과 누설 리액턴스는 직렬 임피던스에 둔다.

철손은 무부하 입력전력, 동손은 단락 입력전력으로 분리해 구한다.

정수 계산식

무부하시험에서는 철손 저항 Rc와 자화 리액턴스 Xm을 구한다.

철손 Pc는 인가 전압의 제곱을 철손 저항 Rc로 나눈 값이다.

단락시험은 단락 임피던스 Zs를 전압과 정격전류로 구한다.

저항 Rs는 Ps를 정격전류 제곱으로 나눠 구하고, Xs는 루트로 구한다.

두 시험 비교

두 시험은 개방과 단락, 인가 전압의 크기가 서로 다르다.

무부하시험은 정격전압에서 철손과 여자전류를 측정하고, 전력계는 보통 저압측에 둔다.

단락시험은 정격전류가 흐를 때까지 저전압을 올려 임피던스와 동손을 구하고, 전력계는 고압측에 둔다.

시험한 측과 기준 측을 명확히 적어야 한다.

계산 예제

예로 단상 2400/240V, 15kVA 변압기의 시험 결과를 보자.

1차 정격전류는 정격 용량을 1차 정격전압으로 나눈 6.25A다.

단락시험 예시 값은 정격전류에서 전압 96V, 입력전력 300W이다.

임피던스 15.36Ω, 저항 7.68Ω, 리액턴스 약 13.30Ω이 나온다.

%임피던스는 96을 2400으로 나눈 4%로, 일반 배전용 변압기 범위에 든다.

헷갈리는 점

답안에서 가장 많이 나오는 실수는 측정 위치를 반대로 쓰는 것이다.

단락시험에서는 인가 전압이 매우 낮아 여자 분기 전압강하를 무시한다고 명시해야 한다.

%임피던스는 저항과 리액턴스의 벡터 합이다. 단순 합으로 보면 안 된다.

효율 식에는 철손과 동손을 모두 넣어야 한다.

정리

정리하면, 무부하시험은 철손과 여자전류를, 단락시험은 임피던스와 동손을 구한다.

효율은 철손과 동손을 모두 넣어 계산하고, 전압변동률은 근사식으로 구한다.

단락전류는 %임피던스에 반비례한다. 단락전류는 정격전류의 100/%Z배이다.

두 시험 결과를 함께 써야 등가회로와 운전 특성을 판단할 수 있다.