변압기

관련 문항 5개

1. 문항 1 전기기기 · 변압기

   변압기의 1차 권회수가 80회, 2차 권회수가 320회일 때, 2차측 전압이 100[V]이면 1차 전압[V]은?

   1. 15
   2. 25
   3. 50
   4. 100

   정답과 해설

   정답 2번

   변압기 전압은 권수에 비례: V1=V2×N1/N2=100×80/320=25V.

   풀이

   정답 근거: 변압기 권수비 $a=\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}$에서 $V_1=V_2\times\frac{N_1}{N_2}=100\times\frac{80}{320}=25[\text{V}]$가 된다.

   오답 소거: 15, 50, 100V는 권수비 대입을 반대로 하거나 계산 실수로 나온 값이다.

   핵심 공식: $a=\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}=\frac{I_2}{I_1}$ (전압은 권수에 비례, 전류는 반비례).

   암기팁: '권수가 적은 쪽(1차, 80회)이 전압도 낮다'는 비례관계로 방향을 확인.

   처음이라면

   변압기는 1차·2차 권회수(코일을 감은 수)의 비에 따라 전압을 변성합니다. 핵심 공식은 a = N1/N2 = V1/V2로, 전압은 권수에 비례하고 전류는 반비례합니다.

   문제에 대입하면 V1 = V2 × (N1/N2) = 100 × (80/320) = 100 × 1/4 = 25[V]입니다. 1차(80회)가 2차(320회)보다 권수가 적으므로 1차 전압이 더 낮은 강압 방향이라는 것도 함께 확인됩니다.

   ③ 50V, ④ 100V는 권수비를 반대(N2/N1)로 대입하거나 비를 잘못 계산해 나온 값입니다.

   이런 문제가 나오면 → '권수 적은 쪽이 전압도 낮다'는 비례 관계로 답의 크기를 먼저 예측한 뒤 계산한다.

   한 걸음 더

   권수비 a = N1/N2 = V1/V2에서 V1 = 100 × 80/320 = 25 [V].

   오답 소거: 50·100V는 권수비를 반대로 대입하거나 비 계산을 잘못한 값이다.

   권수·전압·전류 비율 계산은 단골 유형이며, 전류는 I1/I2 = N2/N1로 반비례임도 함께 묻는다.

   꿀팁: '전압은 권수에 비례, 전류는 반비례' — 적게 감은 쪽이 저전압·대전류다.

   • 변압기 권수비
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2. 문항 2 전기기기 · 변압기

   주상변압기의 고압측에 탭을 여러 개 만드는 이유는?

   1. 역률 개선
   2. 단자 고장 대비
   3. 선로 전류 조정
   4. 선로 전압 조정

   정답과 해설

   정답 4번

   변압기 탭은 1차·2차 권선의 권수비를 바꿔서 나오는 전압을 조절하는 장치이므로 정답은 '선로 전압 조정'이다.

   풀이

   정답 근거: 주상변압기 고압측에 여러 개의 탭(전환 단자)을 두면 권수비($N_1/N_2$)를 조정할 수 있어, 수전단 전압의 계절적·시간대별 변동에 대응해 저압측(부하측) 선로 전압을 일정하게 유지할 수 있다.

   오답 소거: 탭 조정은 역률 개선(콘덴서의 역할)이나 단자 고장 대비, 선로 전류 조정과는 직접적인 관련이 없다.

   핵심 공식: 권수비 조정 → 2차 전압 조정 → 선로 전압(공급 전압) 안정화.

   암기팁: '탭 절환=전압 조정'으로 주상변압기 탭의 목적을 한 문장으로 기억한다.

   처음이라면

   가정에 들어오는 전압은 항상 딱 정해진 값이 아니라, 낮과 밤, 여름과 겨울에 따라 조금씩 올라갔다 내려갑니다. 전압이 너무 낮으면 가전제품이 제대로 안 돌아가겠죠?

   이때 변압기(전압을 낮춰주는 기계)의 고압측에 탭(전환 단자, 즉 '단자를 갈아 끼우는 구멍')을 여러 개 만들어 두면, 어떤 구멍에 선을 연결하느냐에 따라 권선(코일)이 감긴 수를 바꿀 수 있습니다.

   권선 수의 비율(권수비)이 바뀌면 → 나오는 전압도 바뀝니다.

   즉, 들어오는 전압이 조금 높거나 낮을 때 탭을 바꿔서 → 가정에 공급되는 전압을 항상 일정하게 맞춰주는 겁니다.

   이런 문제가 나오면 → '탭 = 전압 조정'이라고 외우면 됩니다!

   한 걸음 더

   탭 절환은 권수비 $\frac{N_1}{N_2}$를 변경하여 2차 전압을 조정하는 것이 목적이다. 수전 전압의 계절적·시간대별 변동에 대응해 저압 선로 전압을 일정하게 유지한다.

   오답 소거: ① 역률 개선은 콘덴서의 역할, ③ 전류 조정은 탭의 목적이 아니다.

   이 유형 패턴: 문제에 '탭'이 보이면 무조건 '전압 조정'을 찾는다.

   시험 꿀팁: '탭 절환 = 전압 조정' 한 문장으로 암기하면 변압기 탭 문제는 전부 해결된다.

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3. 문항 3 전기기기 · 변압기

   출력에 대한 전부하 동손이 2[%], 철손이 $1[\%]$인 변압기의 전부하 효율 $[\%]$은?

   1. 95
   2. 96
   3. 97
   4. 98

   정답과 해설

   정답 3번

   전부하 효율은 100을 (100 + 동손 2 + 철손 1)로 나눈 값이라 약 97[%]가 된다.

   풀이

   정답 근거: 변압기 효율 $\eta = \frac{P_o}{P_o+P_i+P_c} \times 100$에서 철손 $P_i=0.01P_o$, 동손 $P_c=0.02P_o$이므로 $\eta = \frac{P_o}{1.03P_o}\times100 \approx 97.09[\%]$로 97에 가장 가깝다.

   오답 소거: 95, 96, 98은 손실 비율을 잘못 더하거나 출력 기준을 잘못 적용해 나오는 오차값이다.

   핵심 공식: $\eta=\frac{P_o}{P_o+P_i+P_c}\times100[\%]$ (전부하 시 %손실은 출력 기준 백분율로 그대로 더함).

   암기팁: '분모에 100%+철손%+동손%를 더한다'는 것만 기억하면 빠르게 계산 가능.

   처음이라면

   변압기도 사람처럼 일을 하면 에너지를 조금 잃어버려요. 열로 새는 손실이 두 가지 있는데, 철심에서 새는 '철손'(코어 손실)이 1%, 선(도선)에서 새는 '동손'(전류가 흐르며 생기는 열 손실)이 2%예요.

   효율(몇 퍼센트나 제대로 전달했나)은 이렇게 구해요.

   출력을 100이라고 하면, 잃어버리는 건 2 + 1 = 3

   입력(들어가는 힘) = 100 + 3 = 103

   효율 = $\frac{100}{103} \times 100 \approx 97$[%]

   이런 문제가 나오면 → '100을 (100+동손+철손)으로 나눈다'만 기억하면 끝!

   한 걸음 더

   효율 $\eta = \frac{100}{100+P_c+P_i} \times 100$ (출력 기준 %손실 이용)

   $= \frac{100}{100+2+1} \times 100 \approx 97.09$[%]

   오답: 98은 손실 하나만 더했을 때, 96은 손실을 두 번 계산한 값.

   이 유형 패턴: 전부하 효율 = $\frac{100}{100+동손+철손}$, 부하율 곱할 때만 동손에 $\left(\frac{load}{100}\right)^2$ 주의.

   꿀팁: 손실 %는 분자가 아닌 분모에 더한다.

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4. 문항 4 전기기기 · 변압기

   $3,000/3,300\text{V}$인 단권 변압기의 자기 용량은 약 몇 $\text{kVA}$인가? (단, 부하는 $1,000\text{kVA}$이다.)

   1. 90
   2. 470
   3. 50
   4. 30

   정답과 해설

   정답 1번

   단권 변압기 자기용량 = 부하용량 × (V_H−V_L)/V_H, 전압차 비율만큼만 자기 전달을 부담한다.

   풀이

   정답 근거: 단권 변압기의 자기용량은 부하용량에 승압비 $\frac{V_H-V_L}{V_H}$를 곱해 구한다.

   $P_0=1000\times\frac{3300-3000}{3300}=1000\times\frac{300}{3300}\approx90.9\text{kVA}$로 약 90kVA이다.

   오답 소거: 부하용량 전체(1000kVA)를 그대로 자기용량으로 보거나 승압비를 반대로 적용하면 470kVA, 30kVA 등 오답이 나온다.

   핵심 공식: 단권변압기 자기용량 $=$ 부하용량 $\times\frac{V_H-V_L}{V_H}$. 암기팁: '단권변압기는 전압차 비율만큼만 자기용량을 부담한다'로 기억한다.

   처음이라면

   단권 변압기(오토트랜스포머)는 1차와 2차가 한 권선을 공유하므로, 부하용량 전체가 아니라 전압의 '차이만큼의 비율'만 자석(철심)을 통해 전달됩니다. 이 부분이 자기용량입니다.

   공식: 자기용량 = 부하용량 × (V_H − V_L) / V_H. V_H는 높은 쪽 전압(3,300V), V_L은 낮은 쪽 전압(3,000V)입니다.

   대입: 1000 × (3300 − 3000) / 3300 = 1000 × 300/3300 ≈ 90.9[kVA] → 약 90kVA입니다.

   ② 470, ④ 30 등은 비율의 분모·분자를 잘못 잡아 나온 오답입니다. 반드시 '전압차 ÷ 높은 전압' 비율을 쓰세요.

   이런 문제가 나오면 → (V_H − V_L)/V_H에 부하용량을 곱하면 바로 나옵니다.

   한 걸음 더

   자기용량 P₀ = 부하용량 × (V_H−V_L)/V_H = 1000 × 300/3300 ≈ 90.9kVA → 약 90kVA.

   오답들은 비율을 잘못 잡은 변형값들이다.

   단권변압기의 자기용량(변압기 자체 크기)이 부하용량보다 작다는 점을 묻는 단골 유형.

   꿀팁: '전압차 비율만 자기용량' — 차액을 높은 전압으로 나눈다.

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5. 문항 5 전기기기 · 변압기

   변압기 절연물의 열화 정도를 파악하는 방법으로서 적절하지 않은 것은?

   1. 유전정접
   2. 유중가스분석
   3. 접지저항측정
   4. 흡수전류나 잔류전류측정

   정답과 해설

   정답 3번

   절연물 열화진단은 유전정접·유중가스분석·흡수전류법이고, 접지저항측정은 별개의 안전점검 항목이다.

   풀이

   정답 근거: 접지저항측정은 변압기 외함이나 접지 시스템의 대지와의 저항 상태를 확인하는 시험으로, 변압기 내부 절연물(절연유·절연지)의 열화 진행 정도와는 직접적인 관련이 없어 열화 판정 방법에서 제외된다.

   오답 소거: 유전정접(tanδ) 측정, 유중가스분석(DGA), 흡수전류·잔류전류 측정은 모두 절연유나 절연지의 노화·분해 상태를 반영하는 대표적인 열화 진단 방법이다.

   핵심 개념: 절연물 열화진단=유전정접, 유중가스분석, 흡수전류법 / 접지저항측정은 별개의 안전점검 항목.

   암기팁: '접지저항=외부 안전점검, 열화진단과는 다른 카테고리'로 구분.

   처음이라면

   변압기 안에는 절연유와 절연지 같은 절연물(전기가 흐르지 못하게 막는 물질)이 들어 있는데, 오래 쓰면 열화(성능이 나빠지는 것)가 진행됩니다.

   이 열화를 진단하는 대표 방법이 세 가지 있습니다. 유전정접(tanδ) 측정은 절연물의 손실이 커지는지를 보고, 유중가스분석은 절연유에 녹아 있는 가스 성분으로 내부 열화를 찾아내며, 흡수전류·잔류전류 측정도 절연지 노화 판별에 쓰입니다.

   반면 접지저항측정은 변압기 외함이 땅(대지)과 잘 연결되어 있는지 확인하는 안전 점검일 뿐, 내부 절연물의 열화와는 관계가 없습니다.

   이런 문제가 나오면 → 접지저항측정은 '외부 안전점검', 나머지는 '절연물 열화진단'으로 묶어 구분하세요.

   한 걸음 더

   유전정접·유중가스분석·흡수(잔류)전류 측정은 절연유·절연지의 노화 상태를 직접 반영하는 열화진단법인 반면, 접지저항측정은 외함-대지 간 접지 상태를 확인하는 안전점검으로 절연물 열화와 무관하다.

   패턴: '적절하지 않은 것' 유형은 접지 관련 항목을 끼워 넣어 낸다.

   꿀팁: '열화진단 3인방=정접·가스·전류 / 접지저항은 별동대'로 두 그룹 암기.

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