Lecture 등가회로

변압기 등가회로

실제 변압기에서는 전기 에너지 변환이 완전하지 않기 때문에 일부 전력이 손실된다.

손실 중 하나는 누설 자속에 의한 손실이다. 입력 전류에 의해 발생한 자속은 자성체를 통과하여 2차 권선에 자속이 관통하고 전류가 흐르게 된다. 1차측 전류에 의해 발생된 자속이 모두 2차 권선을 쇄교하지는 않는다. 즉, 누설 자속이 발생한다. 누설 자속은 전류 크기에 비례하므로, 누설 자속은 리액턴스로 모델링된다.

실제 변압기에서 , - 1차 측 누설 자속은 $X_{1}$으로 표현되며, - 2차 측 누설 자속은 $X_{2}$로 표현됩니다. - 또한, $\Phi_{m}$은 상호 자속으로, 이상 변압기에서 흐르는 자속을 나타냅니다.

• 전류는 이상 변압기에서
  • 여자시키는데 필요한 전류 $I_m$와
  • 철손 전류인 히스테리시스 전류와 와전류인 $I_c$로 구성됩니다.

동상분과 직각성분으로 나누면 무부하전류 : 𝐼_0 무부하전류를 주자속∅ 와
동상분𝐼_∅ (철손 전류: 히스테리시스손 + 와전류손)와 직각성분𝐼_𝑖 (자화 전류: 자속을 유지)

변압기 전압비

• 상호자속(mutual flux) : 두 권선에 쇄교되는 자속
• 누설자속(leakage flux) : 한쪽 권선만 쇄교하는 자속

변압기의 자화전류

• 자화전류(magnetization current $i_{M}$)

  • 변압기 철심에 자속을 만드는데 필요한 전류
  • 고주파 성분은 변압기 철심의 자기포화에 기인
  • 철심에 인가된 전압보다 90°뒤짐

• 철손전류(core-loss current $i_c = i_{h+e}$)

  • 히스테리시스손과 와전류손을 공급하는 전류
  • 철손전류는 비선형적이다.

• 여자전류(excitation current $i_o$)

  • 무부하 총 전류 = 자화전류 + 철손전류
  • 변압기의 전부하 전류에 비해 매우 작음

비투자율

위 변압기를 등가회로로 표현하면: