변압기(Transformer)의 종류 및 특성

변압기(Transformer)의 종류 및 특성

 

 

1. 변압기의종류

건식변압기. 몰드변압기. 유입식변압기. 단권변압기. 3권선변압기 등

1) 스코트(Scott) 변압기

스코트결선 변압기는 스코트(C.F. Scott)씨의 고안으로 만들어진 결선 방법이며 T결선 이라고도 한다. 이변압기는 3상을 2상으로 변환 하는데 사용하는 대표적인 결선방식 이며 기본원리는 다음과 같다.

- 기본원리

3상전원에 부하전류가 큰 단상부하를 열결할 경우 3상전원이 1상에만 과중한 부하가 걸리게 되어 심한 불평형이 발생한다. 이런 경우에 단상변압기 2대를 이용해서 3상을 단상으로 균등하게 변환하여 사용하며 이러한 결선방식을 스코트결선방식이라 한다.

스코트결선의 최대장점은 2차측에 용량 및 역율이 같은 부하가 접속되면 1차측의 3상에는 평형전류가 유입되어 불평형이 0이되는 특성이 있다

아래의 그림과 같이 공통점 NF에서 90。의 위상차를 갖는 2개(M좌 T좌)의 단상전원이 발생한다.

 

<Fig01. 스코트변압기 >

 

2) 단권변압기(Auto Transformer)

전차선로 전압강하방지 및 궤도전류 귀선을 위한 목적으로 설치한 변압기로 1,2차 회로가 절연되어 있지 않고 권선의 일부를 공통전로로 하고있는 변압기로 동일철심에 하나의 연속된 권선을 감고 그의 일부가 1차 및

2차의 회로에 공통으로 되어있는 변압기로 공통부분을 분로권선, 공통아닌 부분을 직열권선이라 하며, 2권선 변압기로서의 용량을 자기용량, 단권변압기로서의 정격출력을 부하용량이라 한다.

전철급전 계통에서의 부하위치로 부터의 거리에 반비례하여 부하를 분담하며, 각권선은 궤도전류를 1/2씩 분담한다.

AT의 설치간격이 전압강하에 미치는 영향은 매우 적으며, 궤도 귀선 누설전류의 측면에서 강조되고 있다.

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3) 흡상변압기(Booster Transformer)

권선비가 1:1로 구성된 변압기로 주요설치 목적은 1차측을 전차선과 연결하고 2차측을 부급전선에 직렬로 접속하여 레일에 흐르는 귀선전류는 흡상시켜 대지로 누설되는 전류를 억제시켜 통신 유도전압을 감소 시켜주는 역할을 한다.

 

<Fig02. 흡상변압기 >

 

2. 변압기의 규격별 비교

주)1. 전력요금 절감액은 별첨 공식에 의거 함

손실 = (변압기 용량) x (1-η)/ ηx{ Pi(철손)+(부하율)2 x Pc(동손)}

 

 

3. 변압기 형식비교

 

 

 

4. 몰드변압기 업체별 정보 

 

 

5. ABB 몰드변압기의 특징

 주1). H종 Epoxy 수지에 범용의 Silica Filler 대신 Wollastonite Filler를 사용하여(ABB 독자사용) 수지와 Filler의 화학적 결합으로 내크랙성이 우수하고 열전도성이 뛰어나며 과부하 내량이 큼.

 주2). 절연계급은 타사의 경우 B종 또는 F종으로 제작 되고 있으나,  ABB는 H종(권선온도상승 100/120℃) 수지를 사용하므로써 타사 수지에 비해 열적 내력이 높은 것(수명이길다)은 물론 B, F종 및 H종 까지 생산이 가능하여 사용자의 선택의 폭이 넓음.

주3). Multi-Mitered Step Lap(6단) 적층으로 손실절감(경제적) 및 소음(쾌락한근무환경) 특성 향상.

주4). 탭절환기에는 투명 보호커버를 설치하여 먼지등 이물질 침범 및 관리자의 혼촉 위험 방지.

 주5). 부분방전시험(Partial Discharge Test)을 전량 실시하여 제품의 신뢰성 향상(IEC 기준 50pc 보다 40% 적은 수치로 관리)

 주6). 소음측정 및 부분방전시험은 Shield-Room에서 측정하는 것이 가장 정확한 Data를 얻을 수 있음.

 

 

6. 변압기의 절연재료

변압기의 절연재료는 권선도체 및 권선 상호간, 권선과 철심 등의 절연내력을 유지하기 위하여 사용되는 재료를 말하며 허용최고온도에 따라 구분, 적용되어진다.

절연재료는 일반적으로 사용온도가 6 ~ 10℃높아질 때마다 수명이 반으로 감소한다고 보기 때문에 변압기의 수명을 결정하는데 있어 부하율에 따른 온도상승 정도가 특히 중요한 고려 대상이 되는 이유가 된다.

 

[몰드 변압기의 절연계급]

실제 변압기 권선의 허용 온도상승이란 각 절연계급에 따라 규정된 온도까지 반드시 상승된다는 개념이 아니고, 사용되는 절연물에 따라 규정된 온도 상승치 이상으로 제작 되어서는 안된다는 의미이다. 변압기에서의 절연계급은 각 제작사 제조 System 즉, 몰드 변압기에서는 권선 주형에 사용 되는 Epoxy 수지의 내열 등급에 따라 결정되는 것이다.

 

변압기의 수명 및 높은신뢰성을 확보코져하면 권선온도가 낮을수록 , 절연물은 절연등급이 높을수록 유리하게 된다. 따라서 IEC726기준보다는 ANSI C57.12.21의 기준을 채택하여 F종 혹은 H종으로 제작토록 하는 것이 가장 유리하다.

 

 

7. 변압기의 허용차

여기서 N : 변압비. Er : 임피던스 전압. η : 효율

 

 

8. 상용주파 내전압 및 뇌임펄스 내전압 값

 

 

9. 상변압기 특성

 

 

10. 단상 변압기 특성