전기공학에 대해 이해하기

변압기의 절연재료에 따른 분류 전력 계통에서 변압기는 전압을 승압하거나 강압하는 역할을 수행하여 효율적인 전력 송배전을 가능하게 하는 핵심 장치이다. 변압기의 안정적인 운전과 수명 확보를 위해서는 절연 성능이 무엇보다 중요하다. 변압기 내부는 고전압과 저전압이 공존하는 구조를 가지므로, 코일과 철심, 그리고 외함 사이에서 발생할 수 있는 절연 파괴를 방지하기 위해 다양한 절연재료가 사용된다. 절연재료는 단순히 전기적인 절연 기능뿐만 아니라 발열 억제, 기계적 강도 유지, 화재 예방, 환경적 요인에 대한 내성 등 다양한 요구 조건을 충족해야 한다. 따라서 변압기는 절연재료의 종류에 따라 여러 방식으로 구분되며, 각각의 특성에 따라 적용 장소와 용도가 달라진다.이 보고서에서는 변압기의 절연재료에 따른 대표적..

변압기 임피던스의 개념 및 상세 설명 변압기는 전기 에너지 변환 장치로서, 1차 권선에 인가된 전압과 전류를 통해 자속을 형성하고, 이 자속이 철심을 통해 2차 권선에 쇄 교 되면서 유기 기전력이 발생하는 원리로 동작한다. 이때 변압기의 성능과 특성을 규정하는 중요한 요소 중 하나가 바로 임피던스(impedance)이다. 변압기의 임피던스는 전류의 흐름을 제한하고, 단락전류의 크기를 결정하며, 부하 변동에 따른 전압강하의 크기를 좌우하기 때문에 전력 계통 해석에서 매우 중요한 값이다.일반적으로 변압기의 임피던스라 하면 권선에 포함된 직류 저항(R)과 누설자속에 의해 형성되는 누설리액턴스(XL)의 조합으로 정의된다. 그런데 여기서 자연스럽게 드는 의문은, 변압기의 권선 전류가 만들어내는 자속 중 대부분은 ..

변압기 결선 방법변압기의 결선 방식은 전력 계통에서 전압을 승압하거나 강압할 때, 그리고 부하의 특성에 맞게 안정적으로 전력을 공급하기 위해 매우 중요한 요소이다. 결선 방법에 따라 변압기의 동작 특성이 달라지고, 고조파 발생, 중성점 접지 가능 여부, 전력 손실, 고장 시 대체 운전 가능성 등이 달라지므로 실제 현장에서는 부하 성격, 전압 등급, 안전성, 유지보수 편의성 등을 종합적으로 고려하여 적합한 결선을 선택해야 한다. Δ-Δ 결선 장점3대 중 1대가 고장 나더라도 V-V 결선으로 전환해 일정 부분 송전을 계속할 수 있는 신뢰성이 크다. 다만 이때 공급할 수 있는 전력은 약 57.7%로 줄어들고, 변압기 이용률은 86.6% 수준으로 떨어진다.예비 변압기를 확보할 때 단상 변압기 1대만 준비하면 ..

1:1 변압기의 이해 및 1:1 변압기를 사용하는 경우 송전선로의 정전용량이 너무 큰 경우송전선로가 길어질수록 선로와 대지 간, 선로와 선로 간에 형성되는 정전용량이 커진다.이러한 정전용량은 무부하 시 발전기 자기 여자 현상(Self-excitation) 등을 유발하여 모선 전압이 비정상적으로 상승하는 문제를 일으킨다.이때 1:1 변압기를 리액터(Reactor)와 유사한 역할로 사용하면, 불필요한 전압 상승을 억제하고 전력 계통의 안정성을 확보할 수 있다.단락용량을 감소시키기 위한 경우전원계통의 단락용량이 너무 크면, 차단기(Circuit Breaker)의 차단 능력 한계를 초과하는 상황이 발생할 수 있다.1:1 변압기를 계통에 삽입하면 변압기의 임피던스가 개입하여 단락전류를 줄여주므로 차단기의 부담을 ..

변압기의 저감 절연과 단절연의 이해 변압기 절연 방식은 전기설비의 안전성과 신뢰성 확보에 있어서 매우 중요한 요소이다. 절연이라는 개념은 단순히 전압이 흐르는 도체를 감싸는 절연체의 역할만을 의미하는 것이 아니라, 전기적 사고를 방지하고, 장치의 수명을 보장하며, 유지보수 비용을 줄이는 핵심적인 기술적 장치라고 할 수 있다. 절연은 크게 선간 절연과 대지 절연으로 구분되며, 이 두 가지 절연 방식을 적절히 설계·적용하는 것이 변압기의 절연 설계에서 매우 중요하다. 이러한 절연 방식 가운데 저감 절연과 단절 연이라는 개념이 있으며, 이는 변압기의 경제성, 안전성, 효율성을 고려한 대표적인 절연 기법이다. 저감 절연 저감 절연이란, 변압기의 절연 강도를 실제로 필요한 수준보다 과도하게 높이지 않고, 시스..

변압기의 극성(Polarity) 변압기의 극성(Polarity)이란 1차 측과 2차 측 권선에 전류가 흐를 때, 그 권선에 의해 형성되는 자속의 방향과 이에 따른 유기 기전력의 위상 관계를 의미한다. 극성은 변압기의 운전 및 병렬 운전에 있어 매우 중요한 개념으로, 올바른 극성을 이해하지 못하면 두 변압기를 병렬로 연결할 때 순환전류가 발생하거나 단락 사고가 발생할 수 있다. 따라서 극성 시험과 원리에 대한 명확한 이해는 전기공학에서 필수적이다. 감극성 (Subtractive Polarity) 자계 형성 과정변압기 1차 측 권선에 외부에서 교류 전압을 인가하면 1차 코일에는 여자전류(I₀)가 흐른다. 이 전류는 암페어의 법칙에 따라 코일 주위에 자계를 형성하게 되며, 이 자계로 인해 철심 내부에는..

가변주파수 변압기(VFT: Variable Frequency Transformer)란 무엇인가? 전 세계적으로 가변주파수 변압기(VFT) 및 에너지 수요가 급격히 증가하고, 재생 가능 에너지의 비중이 높아짐에 따라 전력 시스템의 복잡성도 증가하고 있습니다. 이때 중요한 기술적 요구 중 하나는 서로 다른 주파수를 가지는 전력 계통을 어떻게 연결할 것인가? 입니다. 전통적인 전력 송전 방식에서는 두 전력 계통이 동일한 주파수를 가질 때 전력 흐름을 자연스럽게 관리할 수 있지만, 서로 다른 주파수의 두 계통을 연결하는 문제는 항상 큰 도전 과제였습니다. 이 문제를 해결하기 위한 기술 중 하나가 바로 가변주파수 변압기(VFT, Variable Frequency Transformer)입니다. VFT는 두 개의 ..