변압기 (Transformer) - 1

변압기의 원리

아래 그림에서와 같이 자석 또는 코일 A에 A 의해서 생기는 자속이 자석의 이동이나 전류의 단속에 의해서 검류계에 연결되어 있는 코일을 끊어 자속과 코일의 교차수가 변화합니다. 이것에 의하여 기전력이 생기게 되며 전류가 흐르게 됩니다. 이 현상을 전자유도작용이라고 합니다. 전자유도작용에 의해서 발생하는 기전력은 항상 자속의 변화를 방해하는 방향으로 생기게 됩니다. 이것을 렌츠의 법칙이라고 합니다.

 

변압기-원리

 

변압기는 1차 측에서 유입한 교류전력을 받아 전자유도작용에 의해서 전압 및 전류를 변성하여 22차 측에 공급하는 기기입니다.

 

1차 권선에 주파수 f의 전압 V₁을 인가하면 1차 권선에 여자전류 I0가 흘러 철심 중에 교번자속Φ=V₁/4.44fn 이 생깁니다. 이 교번자속에 의해서 22차 권선에 유기전압 V₂=4.44fn₂Φ를 발생시킵니다. V₁/V₂=n₁/n₂로 되어 1차 및 22차 전압의 비는 권선의 비와 같게 됩니다. 이와 같이 1차 및 2차 권선비를 적당하게 선정함으로써 1차 전압 V₁을 임의의 2차 전압 V₂로 변경시킬 수가 있습니다. 다음으로 22차 측에 부하를 연결하였을 때에 흐르는 전류를 I₂라고 하면 n₂I₂라고 하는 기자력을 발생시킵니다. 이 기자력을 상쇄하여 지우기 위하여는 1차 측에 n₁I₁=n₂I₂를 만족시키게 되는 전류 I₁이 흐르게 됩니다. I₁/I₂=n₂/n₁의 관계에서 1차 및 2차의 전류는 그의 권수에 반비례합니다. 이상과 같이 여자전류나 1차 및 2차 권선의 임피던스를 작은 것으로서 무시하면 V₁I₁=V₂I₂로 되어 변압기는 1차 측에서 유입한 전력을 변성해서 2차 측에 공급하는 역할을 합니다. 실제의 변압기에 있어서는 여자전류나 권선의 저항 또는 누설자속에 의한 리액턴스 등의 영향에 의해서 정확하게 V₁I₁=V₂I₂로 되지 않으며 V₁I₁> V₂I₂가 되지만 그 차는 몇 % 이내입니다.

 

변압기의 분류와 용도

변압기는 철심과 2개 또는 그 이상의 권선을 가지고 전자유도작용에 의하여 전압 또는 전류를 변성하여 입력 측에서부터 출력 측에 같은 주파수의 전력을 전달하는 기기입니다.

 

구조별 분류

분류의 종류	상세 내용
상 수	단상 변압기, 삼상 변압기, 단/삼상 변압기 등
내부 구조	내철형 변압기, 외철형 변압기
권선 수	2권선 변압기, 3권선 변압기, 단권 변압기 등
절연의 종류	A종 절연 변압기, B종 절연 변압기, H종 절연 변압기 등
냉각 매체	유입 변압기, 수냉식 변압기, 가스 절연 변압기 등
냉각 방식	유입 자냉식 변압기, 송유 풍냉식 변압기, 송유 수냉식 변압기 등
탭 절환 방식	부하시 탭 절환 변압기, 무전압 탭 절환 변압기
절연유 열화 방지 방식	콘서베타 취부 변압기, 질소 봉입 변압기 등

 

전압․용량별 분류

변압기의 최고 정격 전압에 따라 초고압변압기, 특고압 변압기 등이 있습니다. 용량에 대하여는 대용량 변압기, 중용량 변압기, 소용량 변압기 등이 있으나 그 용량을 구분하는 범위는 애매합니다.

 

용도별 분류

종 류	용 도
전력용 변압기	발,변전소 또는 배전선에서 전압을 변경하여 전력을 공급할 목적으로 사용됩니다.  배전용 변압기도 이 일종입니다.
절연 변압기	복수의 계통간을 절연할 목적으로 사용됩니다. TIE 변압기라고도 합니다.
이동용 변압기	긴급 대비용으로 차량에 적재하여 용이하게 이동할 수 있는 변압기로 간단한 변전설비를  장착한 경우도 있습 니다.
접지 변압기	전력 계통에 중성점을 설치하여 직접 또는 적당한 임피던스를 통하여 접지할 목적으로 사용됩니다.
전기로용 변압기	전기로에 전력을 공급하는 장치이며 전기로의 종류에 따라 여러 가지입니다.  일반적으로 2차측은 대전류입 니다.
반도체 전력 변환 장치용 변압기	정류기, SCR 등의 전원 변압기 이며, 정류법에 따라 종류도 다양합니다.   정류기와 일체로 된 것도 있습니다.
선박용 변압기	선박 내의 배전에 사용하는 특수한 변압기로 NK 규제 등에 준하여 제작되며 인정이 필요합니다.
시동용 변압기	대용량 전동기의 시동 전류를 제한할 목적으로 사용되는 변압기입니다.
누설 변압기	네온관 등의 방전관, 아크용접 등 부저항 특성을 가진 부하에 공급하는 전원에 사용합니다.
시험용 변압기	주로 고전압 또는 대전류 시험 전원으로 사용되는 변압기입니다.