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변압기
변압기의 손실과 효율
Transformer Losses & Efficiency
변압기의 손실 분류
💡 입력 = 출력 + 손실
변압기에서 발생하는 손실은 크게 2가지입니다
①철손(고정손): 부하에 관계없이 일정 — 히스테리시스손 + 와전류손
②동손(가변손): 부하 전류의 제곱에 비례 — I²R
변압기 전력 흐름도 — 입력·출력·철손·동손 분해
효율 곡선과 최대 효율
철손 P
i
1.5 kW
정격동손 P
c
3 kW
정격용량
100 kVA
역률 cosφ
80 %
부하율별 효율 곡선 — 철손/동손 교차점이 최대효율
🔬 최대 효율의 조건
철손 = 동손일 때 효율 최대!
①P_i = m²P_c → m = √(P_i/P_c) = √(1.5/3) = 0.707
②최대효율 부하 = 0.71 × 100 = 70.7 kVA
효율 공식
η
η = mP
n
·cosφ / (mP
n
·cosφ + P
i
+ m²P
c
) × 100
m: 부하율, P
n
: 정격용량, P
i
: 철손, P
c
: 정격동손
최대효율 조건
최대효율 조건: P
i
= m²P
c
철손 = 부하율에 따른 동손
최대효율 부하율
최대효율 부하율: m = √(P
i
/ P
c
)
= √(1.5/3) = 0.707
전일효율
전일효율 = 1일 출력전력량 / 1일 입력전력량
24시간 에너지 기준 효율 (부하 변동 고려)
손실 상세 비교
구분
철손 (고정손)
동손 (가변손)
원인
교번자속에 의한 철심 가열
전류에 의한 권선 가열
구성
히스테리시스 + 와전류
I²R (1차 + 2차)
부하 의존
무관 (일정)
I² 비례
측정
무부하 시험
단락 시험
저감법
규소강판 적층
권선 단면적 증가
시험 포인트 정리
최대효율
최대효율: P
i
= m²P
c
철손 = 동손
m
m = √(P
i
/P
c
)
최대효율 부하율
철손
철손: 무부하시험
동손: 단락시험
전일효율
전일효율: Wh 기준
24시간 에너지 효율
🎯 시험 포인트
①최대효율 조건 = 철손 = 동손 (P_i = m²P_c) — 핵심
②최대효율 부하율 m = √(P_i/P_c)
③철손은 부하 무관(일정), 동손은 부하²에 비례
④무부하시험 → 철손 측정, 단락시험 → 동손 측정
⑤전일효율은 24시간 에너지량 기준 — 배전용 변압기 평가에 사용
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 변압기 효율이 최대가 되는 조건은? (답: 철손 = 동손, 즉 P_i = m²P_c)
②[기출유형] 철손 1kW, 정격동손 4kW일 때 최대효율 부하율은? (답: m = √(1/4) = 0.5 = 50%)
③[기출유형] 변압기 철손을 측정하는 시험은? (답: 무부하 시험)
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