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전기기사 전기기기 · 변압기의 시험 및 보수

Transformer Testing & Maintenance

변압기 시험은 무부하 시험과 단락 시험으로 등가회로의 값을 구하고, 절연 · 온도 · 극성 시험으로 안전과 품질을 확인하는 일이다. 무부하 시험은 철손과 여자 어드미턴스를, 단락 시험은 동손과 %임피던스를 주므로, 이 두 시험만으로 효율과 전압변동률을 미리 셈할 수 있다. 절연 저항, 절연 내력, 유전정접(tanδ) 시험은 운전 중인 변압기의 사고를 미리 막는 점검 항목이에요. 시험 버튼을 고르고 측정값 슬라이더를 움직이면 회로도와 함께 g₀ · r_e · %Z 같은 계산값이 바뀌어요.

변압기를 시험하는 두 가지 방법

💡 왜 시험이 필요할까
등가회로의 값을 실제로 재야 변압기의 성능을 정확히 예측할 수 있다.
①무부하 시험: 2차를 열어 두고 1차에 정격 전압을 걸어 철손과 여자 회로의 값을 잰다.
②단락 시험: 2차를 단락하고 정격 전류가 흐를 만큼 낮은 전압을 걸어 동손과 임피던스를 잰다.
③두 시험 결과로 효율, 전압변동률, 등가회로를 모두 구할 수 있어요.

무부하 시험으로 구하는 값

220 V
2 A
150 W
무부하 시험 결과
철손 P_i
150 W
역률 cosθ₀
0.341
철손 전류 I_w
0.682 A
자화 전류 I_μ
1.880 A
g₀
3.099 mS
b₀
8.546 mS
cosθ_0
cosθ0 = P0 / (V1 · I0)
= 150/(220×2) = 0.341
g_0
g0 = P0/V1², b0 = Iμ/V1
여자 어드미턴스 Y₀ = g₀ − jb₀

단락 시험으로 구하는 값

12 V
50 A
600 W
단락 시험 결과
동손 P_c
600 W
r_e
0.2400 Ω
x_e
0.0000 Ω
z_e
0.2400 Ω
%Z
5.5 %
r_e
re = Ps/Is², xe = √(ze² − re²)
re = 600/50² = 0.2400 Ω
%Z
%Z = Vs/V1 × 100
= 12/220×100 = 5.5%

그 밖의 시험

⚡ 주요 시험
①절연 저항 시험: 메거로 권선 사이, 권선과 대지 사이의 절연 저항을 잰다.
②절연 내력 시험: 최대 사용 전압에 정해진 배수(7kV 이하는 1.5배)를 곱한 전압을 10분 동안 걸어 견디는지 본다.
③유전정접(tanδ) 시험: 절연물과 절연유의 열화를 판정한다.
④온도 상승 시험: 정격 부하로 계속 돌릴 때 온도가 한도를 넘지 않는지 보며, 주로 반환 부하법으로 해요.
⑤극성 시험: 감극성인지 가극성인지 가린다(병렬 운전 전에 꼭 필요).
시험측정 대상구하는 것
무부하P₀, I₀, V₁철손, g₀, b₀
단락P_s, I_s, V_s동손, r_e, x_e
절연저항MΩ권선의 절연 상태
절연 내력2V+1000V절연 파괴 여부
극성전압차가극성 / 감극성

시험 포인트 정리

무부하
무부하 → 철손, Y₀
2차 개방, 정격 전압
단락
단락 → 동손, Ze
2차 단락, 낮은 전압
cosθ₀
cosθ₀ = P₀/(V₁I₀)
무부하 역률
r_e
re = Ps/Is²
등가 저항
🎯 시험 포인트
①무부하 시험은 2차를 열고 1차에 정격 전압을 걸어 철손과 여자 어드미턴스를 구한다.
②단락 시험은 2차를 단락하고 정격 전류가 흐를 만큼 낮은 전압을 걸어 동손과 임피던스를 구한다.
③%Z 는 단락 전압(임피던스 전압)을 정격 전압으로 나눈 값의 100 배로, 단락 시험에서 바로 나와요.
④절연 내력 시험은 최대 사용 전압의 정해진 배수를 10분 동안 건다.
⑤온도 상승 시험은 반환 부하법으로 많이 하고, 두 시험 결과로 효율 · 전압변동률 · 등가회로를 모두 구한다.
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 무부하 시험으로 구할 수 있는 것은? (답: 철손, 여자 전류, 여자 어드미턴스)
②[기출유형] 단락 시험으로 구하는 등가회로의 값은? (답: r_e, x_e, %Z)
③[기출유형] 변압기 온도 상승 시험에 주로 쓰는 방법은? (답: 반환 부하법)
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