1. 변압기 무부하손의 측정 목적
변압기는 모든 부하 조건에 대해 24시간 동안 일정한 전압이 인가되는 한 일정한 무부하 손실을 소비합니다. 사용자는 이 전력 손실에 대해 변압기의 수명 동안 비용을 지불해야 합니다.
제조사는 보통 변압기 무부하 손실의 최댓값을 알려주고 보증합니다. 무부하 손실 측정은 무부하 손실이 제조자에 의해 제시된 값이나 보증된 값을 초과하지 않는지 확인하기 위해 수행됩니다.
2. 평균 전압 전압계 방법 (Average-voltage Voltmeter Method)
종종 코어손이나 철손으로 불리는 변압기 무부하 손실은 정격 전압 및 주파수로 여자 되었지만 부하를 공급하지 않는 변압기의 전력 손실입니다.
무부하손은 다음의 3가지 요소로 구성됩니다.
- 코어 자재에서 발생하는 코어손
- 절연 시스템에서 발생하는 유전체손
- 전원이 인가된 권선에서 여자 전류에 의해 발생하는 저항손 (I2R)
변압기의 무부하 손실은 주로 코어의 철에서 발생합니다. 나머지 두 가지 원인은 무시되기도 합니다. 그래서 무부하손, 코어손, 철손이라는 용어가 혼용되는 경우가 많습니다. 코어손과 철손은 엄밀히 말하면 코어 내에서 발생하는 전력 손실만을 말합니다.
무부하손 또는 코어손에 대한 다음 논의에서는 후술할 평균 전압 전압계 방법이 권장되는 이유를 설명합니다.
무부하손의 크기는 인가된 전압의 크기, 주파수 그리고 파형의 함수입니다. 이러한 변수들이 코어 자속의 파형의 크기와 형태에 영향을 주고 결과적으로 코어손의 크기에 영향을 주게 됩니다.
코어손이 어느 정도는 코어의 온도에 따라 결정된다는 것이 전력변압기나 배전변압기에 대한 측정을 통해 확인되었습니다.
IEEE의 '액체 침지형 배전, 전력 및 조절 변압기의 표준 시험 코드 및 배전 및 전력 변압기의 단락 시험 가이드' 표준에 따르면, 코어 온도에 따른 무부하 손실의 대략적인 변화율은 노심 온도의 각 °C 감소에 대해 0.00065pu의 코어손 증가로 나타납니다.
코어손의 두 가지 주요 구성 요소는 에디 전류손과 히스테리시스손입니다.
온도 변화에 따른 코어강의 비저항 변화로 인한 와전류 손실의 변화는 관측된 코어-손실 온도 효과의 한 요인으로 보입니다. 히스테리시스 손실 크기는 코어-자속 파형에서 피크 자속 밀도의 함수입니다.
인가된 전압 파형이 왜곡될 때(순수 사인파가 아닌) 자속 파형에서 발생하는 피크 자속 밀도는 인가된 전압파의 평균 절댓값에 따라 달라집니다.
에디 전류손은 전원의 주파수와 얇은 코어강의 두께의 함수입니다. 에디손은 인가된 전압의 고조파에 큰 영향을 받습니다.
위에서 언급한 IEEE 변압기 테스트 표준은 무부하 손실을 측정하기 위해 아래에서 설명하는 평균 전압 전압계 방법을 권장합니다.
여자전류는 저압 측이 개방된 상태에서 고압 권선으로 흐르는 전류입니다. 그 전류는 무부하 수용 시험에 비례해야 하지만 사용 전압과는 다른 시험 전압의 사용으로 다른 결과값을 가지게 됩니다.
상간에 측정된 값에서 과도한 편향이 존재하지 않아야 하며 정상적으로 양단 권선과 중심 권선 사이에 약간의 차이(기하학적)가 있습니다. 열점, 자기 패키지의 열화, 느슨하거나 분리된 자기 션트가 나타날 때 큰 변화가 존재합니다.
3. 무부하손 측정 방법
Average-voltage Voltmeter method (평균전압 전압계 방법)
평균전압 전압계법에 의한 무부하손의 측정 방법이 그림1에 보여집니다. 입력 측의 전압, 전류, 전력을 측정하기 위해서 전압과 전류 변압기가 필요합니다.
3상 무부하손의 측정도 같은 방법으로 진행됩니다 다만 계기용 변압기와 측정 계기가 3 세트가 필요합니다.
이 테스트는 한 권선(보통 저전압 권선)의 전압을 정격 전압으로 올리는 동시에 다른 권선들은 개방 상태로 둡니다. 병렬로 연결된 두 개의 전압계가 사용됩니다.
사진 설명을 입력하세요.
그림1에서 전압계 Va는 평균 응답 rms 보정 전압계를 나타내고 Vr 전압계는 실제 rms 응답 전압계를 나타냅니다.
인가된 전압에서 고조파들은 평균 절대값 (rms scale) 과는 다른 파형의 rms 값을 발생시키고 두 전압계의 수치는 다르게 됩니다. 평균 응답 전압계의 전압 수치가 여자 권선의 정격 전압에 상응하는 값에 도달할 때 rms 전류, rms 전압 그리고 무부하 전력의 값을 측정합니다.
아래와 같이 보정을 합니다. 보정값은 변압기의 무부하 손실로 보고됩니다.
Pc - 무부하 손실의 보정된 값 (보고되는 값)
Pm - 측정된 무부하 손실
Va - 평균 응답 rms 보정 전압계의 측정값
Vr - 실제 rms 응답 전압계의 측정값
P1 과 P2 - 각각 단위 히스테리시스와 단위 에디전류손
언급된 IEEE 테스트 코드에 따르면, P1 및 P2의 실제 값을 사용할 수 없는 경우, 두 손실 성분은 값이 동일하다고 가정하고 각각 0.5pu로 제안됩니다.
참고 자료: https://electrical-engineering-portal.com/transformer-no-load-loss
A transformer dissipates a constant no-load loss as long as it is energized at constant voltage, 24 h a day, for all conditions of loading. This power loss
electrical-engineering-portal.com
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