변압기 효율

변압기 효율이란

변압기 효율은 입력 전력에 대한 출력 전력의 비율이다.

입력은 출력에 손실을 더한 값이므로, 효율은 손실의 크기로 결정된다.

즉 손실이 작을수록 효율은 높아진다.

손실의 두 종류

손실은 철손과 동손으로 나눠 보며, 두 손실의 성질이 다르다.

철손은 히스테리시스손과 와류손의 합이며 부하와 관계없이 거의 일정하다.

동손은 권선 저항에 전류의 제곱을 곱한 값이라 부하 전류에 따라 커진다.

그래서 부하가 두 배가 되면 동손은 네 배, 철손은 거의 그대로다.

부하율을 넣은 효율식

부하율 x를 넣으면 효율식은 이렇게 쓸 수 있다.

출력은 x·S·cosθ이고, 부하율 x에서 동손은 x²P_c가 된다.

정격 100kVA, 역률 1.0, 철손 1.0kW, 동손 2.0kW인 변압기로 계산해 보자.

부하율 0.7이면 출력 70kW, 손실 1.98kW이므로 효율은 97.2%다.

최대효율 조건

효율을 부하율로 미분해 0이 되는 점을 찾으면 최대효율점이 나온다.

최대효율은 철손과 동손이 같을 때 나타난다. 철손은 고정손, 동손은 가변손이다.

따라서 최대효율이 나타나는 부하율은 √(P_i/P_c)로 정해진다.

철손 1.0kW, 전부하 동손 2.0kW라면 부하율 약 70.7%에서 최대효율이 된다.

효율의 종류

효율은 손실을 어떻게 정하고 측정하느냐에 따라 종류가 나뉜다.

규약효율은 손실을 계산해 정하므로 제품 간 비교에 적합하다.

실측효율은 입출력을 직접 재며, 전일효율은 하루 24시간 에너지로 구한다.

전일효율은 부하가 낮은 시간이 길수록 낮아진다. 최대효율과는 값이 다르다.

시험 포인트

시험에서는 효율의 정의, 최대효율 조건, 효율 종류를 자주 묻는다.

흔한 실수는 배전용과 전력용의 최대효율 위치를 같다고 보는 것이다.

철손은 가벼운 부하 시간에도 계속 발생한다는 점을 빠뜨리지 않는다.

정리

정리하면 변압기 효율은 출력 전력을 입력 전력으로 나눈 값이다.

철손과 동손을 구분하고, 최대효율은 철손과 동손이 같을 때라고 기억한다.

효율 종류는 규약효율, 실측효율, 전일효율로 나뉜다는 점까지 쓰면 된다.