전기기기›변압기

전압강하 및 전압변동률

Voltage Drop & Regulation

전압이 왜 떨어질까?
💡 전압변동률이란?
무부하 시 2차 전압과 정격부하 시 2차 전압의 차이 비율입니다
①수도관 비유: 수도꼭지를 열면(부하↑) 수압(전압)이 떨어지는 것과 같음
②변압기 내부 임피던스(r, x) 때문에 전압강하 발생
③전압변동률이 작을수록 좋은 변압기
벡터도로 보는 전압강하
2 %
4 %
80 %

전압강하 벡터도 — p·cosφ 및 q·sinφ 성분

전압변동률 공식
전압변동률 정의
ε = V20 − V2nV2n × 100 [%]
V₂₀: 무부하 2차전압, V₂ₙ: 정격 2차전압
%저항강하
p = InReV2n × 100
단락시험의 저항분 전압강하율
%리액턴스강하
q = InXeV2n × 100
단락시험의 리액턴스분 전압강하율
지상 역률
ε ≈ p·cosφ + q·sinφ
= 2×0.80 + 4×0.60 = 4.00 %
진상 역률
ε ≈ p·cosφ − q·sinφ
= 2×0.80 − 4×0.60 = -0.80 %
📐 정밀 공식 (2차 근사)
ε = p·cosφ ± q·sinφ + (1/200)(q·cosφ ∓ p·sinφ)²
①+ 부호: 지상(유도성 부하), − 부호: 진상(용량성 부하)
②2차 항은 보통 무시해도 되지만, 시험에서 간혹 출제
역률 vs 전압변동률 곡선

역률별 전압변동률 곡선 — 지상/진상 비교

⚡ 진상 역률의 특수한 효과
진상(용량성) 부하에서는 전압변동률이 음수가 될 수 있다!
①음수 = 부하를 걸었는데 오히려 전압이 올라가는 현상
②이것이 콘덴서로 전압을 올리는 '조상 설비'의 원리
시험 포인트 정리
지상 역률
ε = p·cosφ + q·sinφ
지상 (유도성) 부하
진상 역률
ε = p·cosφ − q·sinφ
진상 (용량성) 부하
%강하
p = %R강하, q = %X강하
단락시험으로 측정
%임피던스
%Z = √(p² + q²)
%임피던스 강하
🎯 시험 포인트
①지상: ε = pcosφ + qsinφ, 진상: ε = pcosφ − qsinφ 부호 주의
②전압변동률 최대 조건: tanφ = q/p (φ = 지상 역률각)
③전압변동률 = 0 조건: tanφ = p/q (φ = 진상 역률각)
④p, q는 단락시험(임피던스시험)으로 측정
⑤%Z = √(p²+q²), 이때 %Z = 단락전압/정격전압 ×100
📝 대표 기출문제
①[기출유형] p=3%, q=4%, 역률 0.8 지상일 때 전압변동률은? (답: ε = 3×0.8 + 4×0.6 = 4.8%)
②[기출유형] 전압변동률이 최대가 되는 역률각 조건은? (답: tanφ = q/p)
③[기출유형] p=2%, q=5%인 변압기의 %임피던스는? (답: %Z = √(4+25) = √29 ≈ 5.39%)