변압기 효율

변압기 효율의 정의

변압기 효율은 출력 전력과 입력 전력의 비다.

입력은 출력에 손실을 더한 값이므로, 손실이 작을수록 효율이 높아진다.

철손과 동손이 같을 때 최고 효율이 된다.

철손과 동손

손실은 철손과 동손으로 나뉜다.

철손은 철심에서 생기며, 부하와 관계없이 일정하다.

동손은 권선 저항의 줄열이며, 부하전류의 제곱에 비례한다.

최고 효율 조건 증명

부하율 x에 따라 효율은 최댓값을 가진다.

출력은 x S cosθ, 손실은 P_i + x² P_c로 쓴다.

효율을 x로 미분해 0으로 놓으면 P_i = x² P_c가 된다.

즉 철손과 동손이 같을 때 최고 효율이 된다.

최고 효율 계산 예제

예제는 정격 100kVA, 철손 1kW, 전부하 동손 1.25kW인 변압기다.

동손이 철손과 같아지는 부하율을 구한다. x² × 1.25 = 1이다.

따라서 x는 0.8의 제곱근이며, 약 0.894다.

전일효율 계산

전일효율은 하루 출력 전력량을 입력 전력량으로 나눈 값이다.

무부하 18시간에도 철손 18kWh가 계속 발생하므로 반드시 포함한다.

1/2 부하의 동손은 0.5² = 0.25를 곱해 구하며, 4시간이면 1.25kWh다.

출력 360kWh를 입력 387.75kWh로 나누면 약 92.8%다.

정리와 시험 포인트

최고 효율은 철손과 동손이 같을 때 성립한다.

실측효율은 입출력을 직접 재고, 규약효율은 손실 시험으로 계산한다.

전일효율은 무부하 시간을 빠뜨리지 않고, 역률 차이도 확인한다.