변압기 전압변동률

정의

변압기는 부하가 바뀌면 2차 전압도 바뀌므로 전압변동률로 그 정도를 평가한다.

전압변동률은 무부하 전압 V20과 전부하 전압 V2의 차를 V20으로 나눈 백분율이다.

V20은 무부하 전압, V2는 정격 부하 때의 전압이다. 분모는 무부하 전압을 쓴다.

%저항강하와 %리액턴스강하

전압이 떨어지는 까닭은 권선 저항과 누설 리액턴스에 부하 전류가 흐르기 때문이다.

저항 강하 p는 전류와 같은 위상이고, 리액턴스 강하 q는 전류보다 90도 앞선다.

두 성분을 합하면 %임피던스가 되고, 역률을 곱해 더하면 전압변동률 근사식이 된다.

역률에 따른 부호

역률에 따라 전압변동률의 부호가 달라진다. 표로 세 경우를 비교한다.

지상 역률에서는 두 항이 모두 양수라 2차 전압이 무부하보다 낮아진다.

진상 역률에서는 sinθ 항이 음수가 되어 전압변동률이 음이 될 수 있다.

계산 예제

먼저 X/R 비로 %저항강하와 %리액턴스강하를 나눠서 구한다.

%Z는 두 성분의 벡터 합이므로 %R은 5를 루트 50으로 나눈 값이다.

%X는 그 7배인 4.95%다. 이를 근사식에 대입한다.

전압변동률은 약 3.54%가 된다. 지상 역률이므로 값은 양수다.

자주 틀리는 실수

자주 나오는 실수는 세 가지다. 첫째는 %Z를 그대로 전압변동률로 쓰는 것이다.

둘째는 진상 부하에서 q sinθ 항을 더하는 것이다. 이 항은 빼야 한다.

셋째는 1차와 2차 기준값을 섞는 것이다. 모두 같은 정격 기준으로 맞춘다.

정리

앞 문제의 정답은 양(+)이다. 지상 부하에서는 전압이 무부하보다 떨어진다.

전압변동률은 p cosθ + q sinθ 근사식으로 계산하고, 최댓값은 %Z 근사다.

답안에는 기준 전압과 근사 조건을 함께 쓰는 것을 잊지 말자.