소방설비산업기사(전기) 변압기 — 탭·결선·손실과 시험

변압기 고압측의 탭은 권수를 단계적으로 바꾸는 장치다. 권수비가 달라지면 이차측 전압이 달라지므로, 전원 전압이 흔들려도 수전점 전압을 일정하게 유지하는 것이 목적이다. 부하전류나 여자전류를 조정하거나 예비 단자를 남기는 장치가 아니다.

단상 변압기 두 대로 삼상 전력을 공급하는 V결선은 설치 용량을 모두 쓰지 못한다. 출력은 단상 변압기 용량의 √3배이고, 이용률은 √3/2로 약 86.6%다. 100kVA 두 대면 173kVA가 되고, 40kVA 두 대면 69.3kVA가 되어 약 70kVA로 본다. 두 대 용량을 단순히 더한 값이나 세 대로 삼각 결선한 값과 구별해야 한다.

고압 기기의 철대와 금속제 케이스는 제1종 접지공사 대상이다. 접지저항은 10Ω 이하로 잡는다. 제2종은 변압기 이차측 중성선에 쓰고, 제3종과 특별 제3종은 저압 기기 외함에 쓴다. 고압 기기 외함이라는 조건이 보이면 제1종으로 판단한다.

손실은 부하에 따라 움직이는 방식이 다르다. 동손은 전류의 제곱에 비례하므로 부하가 절반이 되면 사분의 일로 줄고, 철손은 부하와 관계없이 일정하다. 4kVA 변압기에서 전부하 동손이 120W, 철손이 80W이면 반부하에서는 동손 30W와 철손 80W가 남는다. 출력 2000W에 손실 110W를 더해 효율을 구하면 약 95%다.

절연유는 절연과 냉각을 함께 맡는다. 냉각이 잘 되려면 점도가 낮아야 하고, 응고점도 낮아야 하며, 인화점과 절연내력은 높아야 한다. 점도가 클수록 좋다고 뒤집으면 순환을 방해하는 성질을 장점으로 읽은 것이 된다.

결선 방식은 고조파와 관련이 있다. 여자전류의 제3고조파는 삼상에서 같은 방향으로 겹치는데, 성형-성형 결선은 이 전류가 돌 통로가 없어 전압 파형이 왜곡된다. 삼각 결선이 하나라도 들어가면 고조파가 그 안에서 순환하며 사라진다.

변압기의 온도상승 시험은 실제 부하와 같은 손실 조건을 적은 전력으로 만드는 것이 관건이다. 두 대를 반환 접속하는 반환부하법이 가장 좋은 방법으로 꼽히고, 단락법은 간편하지만 실제 부하 조건과 차이가 있다.