개념 한 쪽
ZCT 세트는 계기용 변성기 취급과 함께 변압기의 무부하·단락시험 측정 항목, 와류손과 철심 두께의 관계, 손실 분류와 효율 계산을 묻는다.
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출제기준 단원 「ZCT 등」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 철손 측정 시험 고르기 | 1 | 철손을 재는 시험의 이름을 고른다 |
| 개방 시험 밖 항목 찾기 | 1 | 개방시험으로 구할 수 없는 값을 고른다 |
| 철심 두께 지수 관계 | 1 | 와류손과 두께의 지수 관계를 고른다 |
변성기 계열의 공통 원칙에서 시작한다 — CT 2차측을 개방하면 1차전류가 모두 여자전류가 되어 철심이 과자속되고 2차측에 수백~수천V의 고전압이 유기되어 절연이 파괴된다. 점검 전 2차측을 단락하는 것은 이를 막기 위한 것이다. 세트의 이름인 ZCT도 CT의 한 종류이므로 개방 금지 원칙을 그대로 따른다.
변압기 시험은 두 개로 나뉘고 측정 항목이 정해져 있다 — 무부하(개방)시험은 2차를 개방하고 1차에 정격 전압을 걸어 무부하 전류(여자전류)·철손·여자 어드미턴스를 구한다. 전류가 작아 동손이 무시되므로 입력이 거의 철손으로 읽히기 때문이다. 단락시험은 2차를 단락하고 정격전류를 흘려 동손과 임피던스 전압을 구한다 — 임피던스 전압은 단락시험 전용이므로 '개방시험으로 측정할 수 없는 것'의 답이 된다.
철심 재료의 손실은 두 갈래다 — 와류손은 Pe∝f²Bm²t²로 철심 두께의 2승에 비례하므로 두께를 절반으로 줄이면 1/4로 줄고, 얇은 규소강판을 절연해 쌓은 성층철심으로 만드는 까닭이다. 히스테리시스손은 두께와 무관하다. 손실 분류로는 무부하손(고정손)=철손(히스테리시스+와류)+유전체손, 부하손=동손+표류부하손으로 나누고, 절연유는 저점도·고인화점·저응고점·고절연내력이 요건이라 '점도가 클 것'만 틀린 조건이다.
효율 계산이 마지막 축이다 — 이상 변압기는 1차 입력=2차 출력이므로 220V·10A·역률 1이면 2.2kW가 답(1차 전압·주파수는 쓰이지 않는 조건). V결선은 출력이 √3×단상 용량이고 손실은 2대 몫 전부를 더해 효율=출력÷(출력+철손+동손)로 잰다(2대 각 10kVA·철손 120W·동손 200W·역률 √3/2이면 약 95.9%). 단락전류는 정격전류의 100÷%Z배로 %Z 5%면 20배이고, 최대효율 부하율은 √(철손÷전부하 동손)=√(50÷100)≈70%다.
① 와류손 — 두께 절반이면 1/4(t²에 비례). ② 최대효율 — √(50/100)≈70% 부하.
변압기의 철손을 알 수 있는 시험은?
정답 ② · 변압기의 무부하시험(개방시험)은 정격전압을 걸고 2차를 개방한 상태에서 측정하며, 이때 흐르는 여자전류에 의한 손실이 철손(히스테리시스손+와류손)에 해당한다. 단락시험은 임피던스전압과 동손을 구하는 시험이고, 부하시험·유도시험은 철손 측정과 직접 관련이 없다.
무부하(개방)시험에서는 여자전류만 흘러 동손이 무시되고 철손(히스테리시스손+와류손)을 측정한다.
변압기의 개방시험으로 측정 할 수 없는 것은?
정답 ④ · 변압기의 개방시험(무부하시험)에서는 무부하전류, 철손, 여자어드미턴스(여자컨덕턴스·서셉턴스)를 구할 수 있다(①②③). 임피던스전압은 1차·2차를 단락한 상태에서 정격전류를 흘려 측정하는 단락시험에서 구하는 값이므로 개방시험으로는 측정할 수 없다.
개방시험은 무부하전류·철손·여자어드미턴스를 구하고, 임피던스전압은 단락시험에서 구한다.
변압기에서 생기는 와류손은 철심 두께와 어떤 관계가 있는가?
정답 ③ · 와류손 는 철심 두께 의 제곱, 주파수의 제곱, 최대자속밀도의 제곱에 비례한다: . 따라서 철심을 얇게 성층할수록 와류손이 급격히 줄어든다.
와류손 Pe∝f²Bm²t²로 철심 두께의 2승에 비례하므로, 얇은 성층철심으로 크게 줄인다.
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