개념 한 쪽
전기공사기사 특수변압기 결선 — V결선과 제3고조파, Y-Δ 위상차
특수변압기 결선 세트는 Y-Δ 결선의 위상차, 중성점 접지 시 제3고조파로 통신장해를 일으키는 결선, V결선의 이용률과 전용량, Y-Δ 결선에서 1차 전류를 구하는 계산, 가극성과 감극성의 전압계 지시, 결선 방식의 성질을 묻는다.
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뜻
1차를 Y결선, 2차를 Δ결선으로 하면 1차와 2차 전압의 위상이 30도 어긋난다. Y와 Δ는 전압의 위상 관계가 다르기 때문이다.
기전력에 고조파가 포함되고 중성점이 접지되어 있으면 선로에 제3고조파를 주로 하는 충전전류가 흘러 통신장해를 일으킬 수 있다. Y-Y 결선은 영차 성분이 외부로 나오기 쉬워 이런 문제가 생긴다. Δ결선은 권선이 폐루프를 이루어 제3고조파가 권선 안에서 순환하므로 유도기전력을 정현파로 유지하는 데 유리하다. 그래서 제3고조파 전압이 문제가 되는 결선은 Y-Y다.
V결선은 변압기 2대로 3상 전압을 만드는 결선이다. 전용량은 변압기 1대 용량의 √3배다. Δ결선 3대의 출력과 비교하면 1/√3배인 약 57.7%이고, 실제 운전 중인 2대 용량에 대한 이용률은 √3/2인 약 86.6%다.
변압비 10:1의 단상 변압기 3대를 Y-Δ로 접속하고 2차에 200V, 75kVA의 3상 평형부하를 걸면, 3상 전체를 3대로 나누어 1대당 25kVA를 맡는다. 2차 전압 200V로 25kVA를 나누면 2차 전류가 125A이고, 이를 권수비 10으로 나누면 1차 전류는 12.5A다.
가극성과 감극성은 두 권선의 극성 방향에 따라 2차 전압이 더해지거나 빼지는 성질이다. 3150/210V 변압기의 고압측에 100V를 가하면 권수비 15로 2차 유기전압이 약 6.67V가 된다. 극성을 맞춘 가극성에서는 100V에 이 값을 더한 약 106.7V, 반대로 한 감극성에서는 뺀 약 93.3V가 전압계에 지시된다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 위상 — Y-Δ는 30도 차이다. ② 고조파 — Δ는 제3고조파를 내부에서 순환시키고, Y-Y는 제3고조파 전압이 나타난다. ③ V결선 — 전용량은 1대 용량의 √3배, 이용률은 86.6%, Δ 대비 출력은 57.7%다.
자주 묻는 물음
- Y-Δ 결선에서 1차와 2차 전압의 위상차는?
- 30도입니다.
- 제3고조파 전압이 발생하는 결선은?
- Y-Y 결선입니다. Δ결선은 제3고조파를 권선 안에서 순환시켜 외부로 나오지 않게 합니다.
- V결선의 전용량과 이용률은?
- 전용량은 변압기 1대 용량의 √3배이고, 운전 중인 2대 용량에 대한 이용률은 약 86.6%입니다.
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