단상 변압기의 3상 결선

[1] 제목

단상 변압기의 3상 결선

[2] 목적

단상 변압기 2대 이상을 사용해서 각종 3상 결선법을 이해하고 상전압과 선간 전압, 상전류와 선전류 및 위상 관계를 이해하는데 있음

[3] 관련이론

단상변압기의 3상결선:단상변압기 3대를 결선하여 3상전압을 변압할 때 3상결선을 합니다. 이때 1, 2차측 각각 3상결선을 하게되는데 1, 2차측 모두 Y, △결선이 가능하므로 Y-Y, Y-△, △-Y, △-△ 모두 4가지의 변압기 결선이 가능합니다. 4가지중 어떤결선으로 하는냐는 사용목적에 따라 다른데 전압을 낮추는 강압시에는 Y-△, 승압시에는 △-Y로 결선하는 것이 사용코일을 줄일 수 있어서 경제적입니다. 물론 통신장애, 중성점접지등도 결선방법 선정시 고려합니다.

(1) △△결선 방식

㉠ 장점

① 제 3고조파 전류가 △결선 내를 순환하고, 외부에는 제 3고조파 전압이 나타나지 않는다. 따라서 유도장해 및 통신장해가 없다.

② 1상분이 고장나면 나머지 2대로 V 결선할 수 있다.

③ 각 변압기의 상전류가 선전류의 1/1.732 이 되어 대전류에 적당하다.

㉡ 단점

① 중성점을 접지할 수 없으므로 지락 사고의 검출이 곤란하다 (비접지 방식이므로 고장 전류 적음).

② 변압기가 다른 것을 결선하면 순환 전류가 흐른다.

③ 각 상의 권선 임피던스가 다르면 3상 부하가 평행되었어도 변압기의 부하 전류는 불평형 이 된다.

(2) Y-Y 결선 방식

㉠ 장점

① 중성점을 접지할 수 있으므로 단일 절연 방식을 채택할 수 있다.

② 상전압이 선간 전압의 1/1.732 이 되어 절연이 용이하고 고전압의 결선에 적합하다.

㉡ 단점

① 제 3고조파 여자 전류의 통로가 없으므로 유도기전력이 제3고조파를 함유하여 중성점을 접지하면 통신에 유도 장해를 준다.

② 기전력 파형은 제3고조파를 포함한 왜형파가 된다.

③ 부하의 불평형에 의해 중성점 전위가 변동하여 3상 전압의 불평형을 일으키므로 이 결선은 사용하지 않는다.

(3) △-Y 결선방식

㉠ 장점

① Y 결선의 중성점을 접지할 수 있다.

② 이 결선은 어느 한쪽이 △ 결선이므로 여자전류의 제 3고조파 통로가 있으므로 제 3 고조파의 장해가 없다. 기전력의 파형이 왜형이 되지 않는다.

③ △-Y 결선은 송전단에, Y-△ 결선은 수전단에 사용하여 높은 전압을 Y 결선으로 함으로써 절연이 유리하다, 보통 송전계통에 사용된다.

㉡ 단점

① 1차, 2차 선간전압 사이에 30도의 위상 변위가 있다.

② 1대에 고장이 생기면 전원 공급이 불가능하다.

4) V-V 결선 방식

㉠ 장점

① △△ 결선에서 1대의 변압기 고장시 2대의 변압기를 3상으로 변성할 수 있다.

㉡ 단점

① 이용률이 1.732/2 = 0.866 으로 떨어져서 3상 부하의 배의 변압기 설비용량을 필요로 한다.  또한 출력은 1.732/3 = 0.557 이 된다.

② 부하시 두 단자전압이 불평형하게 된다.

[4] 사용 도구 및 재료

(1) 전원 공급장치(EMS 8821 3상 0-120/208[V])  .............................. 1대

(2) 교류 전압계(EMS 8426 A.C 250/250/250 [V])  ............................. 1대

(3) 변압기(EMS 8341)  .................................................................... 3대

(4) 리드선(EMS 8941)  ................................................................... 약간

[5] 주의 사항

(1) 전압계를 회로에 접속할 때는 계기의 비례 눈금의 크기가 맞는가 확인한다.

(2) 전원 공급 장치의 스위치를 ON으로 할 때는 전압 조정 손잡이가 0점에 놓여 있는가를 확인하고 0점에 놓여 있지 않을 때는 반드시 0점에 맞추고 스위치를 ON으로 한다.

(3) 본 실험은 고전압이 사용되므로 전원 스위치를 ON 상태에서 결선하여서는 안된다. 또 측정이 끝나면 즉시 스위치를 OFF시킨다.

(4) 배선은 전원부에서 시작해서 전원에 대해 직렬로 되는 부분을 먼저 배선하고 병렬로 되는 부분을 뒤에 배선한다.

(5) 배선은 되도록 짧게 해서 배선끼리 얽히거나 교차하지 않도록 될 수 있는 한 피하게 한다.

[6] 실험방법

(5)

(a) 그림 18-9의 회로를    V     -    V     결선 회로라고 한다.

(b) 그림 18-9의 1차 권선에 A.C 120[V]의 전압을 공급한다면 각각의단자간에 예상 전압을 계산하여 기록하시오.

[V-V 결선으로 하였을 때]

(계  산  치)                                  (측  정  치)

E1 = 120  [V]  E2 = 120  [V]  E3 = 120  [V]         E1 =   [V]  E2 =   [V]  E3 =   [V]

E4 = 120  [V]  E5 = 120  [V]  E6 = 120  [V]         E4 =   [V]  E5 =   [V]  E6 =   [V]

(c) 변압기(EMS 8341) 2대의 1차 권선 각각을 그림 18-9와 같이 첫째변압기 ②번 단자와 둘째 변압기 ①번 단자를 접속하고 첫째 변압기 ①번 단자와 전원 공급장치 ④번 단자를 접속하고 두 변압기 권선을 접속한 접속점과 전원 공급장치 ⑤번 단자와 접속하고 둘째 변압기 ②번 단자와 전원 공급장치 ⑥번 단자를 접속시킨 후 변압기 (EMS 8341) 2대의 2차 권선도 V결선시킨다. "즉" 첫째 변압기 ⑥번 단자와 둘째 변압기 ⑤번 단자를 접속하고 첫째 변압기 ⑤번 단자, 두 변압기 권선을 접속한 접속점, 둘째 변압기 ⑥번 단자들을 2차 측의 출력 단자가 되도록 한다.