강의노트 단권변압기

승압단권변압기

공동권선(분로권선) : $N_{1}$

직렬권선 : $N_{2}$

저압측 전압, 전류 $V_{L}$, $I_{L}$

고압측 전압, 전류 $V_{H}$, $I_{H}$

변압기의 관계 ⇒ $\dfrac{V_{1}}{V_{2}}=\dfrac{N_{1}}{N_{2}}$, $N_{1}I_{1}= N_{2}I_{2}$

회로망의 관계 ⇒ $V_{L}= V_{1}$, $V_{H}= V_{1}+ V_{2}$, $I_{H}= I_{2}$, $I_{L}= I_{1}+ I_{2}$

단권변압기의 전압 / 전류

$$\dfrac{V_{L}}{V_{H}}=\dfrac{V_{1}}{V_{1}+ V_{2}}=\dfrac{V_{1}}{V_{1}+\dfrac{N_{2}}{N_{1}}V_{1}}=\dfrac{N_{1}}{N_{1}+ N_{2}}$$

$$\dfrac{I_{L}}{I_{H}}=\dfrac{I_{1}+ I_{2}}{I_{2}}=\dfrac{\dfrac{N_{2}}{N_{1}}I_{2}+ I_{2}}{I_{2}}=\dfrac{N_{1}+ N_{2}}{N_{1}}$$

단권변압기의 자기용량과 부하용량

입출력 피상전력(부하용량)은 일반변압기보다 5배 가량 작고, 비용이 적게 듭니다. 사용예 : 가변변압기를 들 수 있다.

1차로 들어가서 2차로 나오는 피상전력 $S_{i n}= V_{L}I_{L}= V_{H}I_{H}=S_{out}=S_{io}$

권선 피상전력(자기용량)은 변압기의 피상전력을 의미한다.

$$S_{W}= V_{1}I_{1}= V_{2}I_{2}$$

$$\begin{aligned}S_{W}&= V_{1}I_{1}= V_{L}(I_{L}- I_{H})= V_{L}I_{L}- V_{L}I_{H}\\ &= V_{L}I_{L}- V_{L}I_{L}\dfrac{N_{1}}{N_{1}+ N_{2}} = V_{L}I_{L}\dfrac{N_{2}}{N_{1}+ N_{2}}\\ &= S_{io}\dfrac{N_{2}}{N_{1}+ N_{2}}\end{aligned}$$

$$\dfrac{S_{io}}{S_{W}}=\dfrac{N_{1}+ N_{2}}{N_{2}}$$

단권변압기의 용도

단권 변압기를 사용하면, 일반 변압기와 비교하여 전력이 증가한다. 하지만 이러한 전력 증가는 유효 퍼센트 임피던스를 감소시키는 결과를 가져온다.

단권 변압기의 경우 1차측과 2차측 회로가 물리적으로 연결되어 있기 때문에 전기적으로 절연되지 않는다. 이로 인해 내부 임피던스가 2권선 변압기에 비해 작아져서 계통 사고시 문제를 야기할 수 있다. 또한, 저압측도 고압측과 동일한 절연이 필요하다.

고압 배전선의 전압을 약 10% 정도 상승시킬 수 있어 승압변압기로 사용 가능하다.

전동기를 시동하는 경우 공급전압을 낮출 때 흐르는 돌입 전류를 제한하여 기동보상기로 사용한다.

형광등용 승압변압기 등에 주로 사용된다.