1. 단권변압기(승압기)의 기본 승압 원리
단권변압기는 1차 분로권선에 인가된 전압(V_l)에 의해 2차 직렬권선에 유기전압(e)이 발생하고, 이 두 전압이 직렬로 더해져 승압된 전압(V_h)이 만들어집니다.
- 승압 전압 공식 (단상):
V_h = V_l + e = V_l + V_l * (1 / a) = V_l * (1 + 1 / a) [V](단, a = 1차 정격전압 / 2차 정격전압 = 권수비)
2. V결선 승압기에서 이 공식이 그대로 쓰이는 이유
3상 선로에 단상 승압기 2대를 V결선하여 승압할 때 단상 공식이 그대로 적용되는 이유는 다음 3가지 전기적 특성 때문입니다.
- V결선 전압의 특성 (선간전압 = 상전압):
- 수험생님께서 알고 계신 대로 V결선은 3상 3선식 선로의 두 선간에 변압기 1대씩을 직접 연결한 구조입니다.
- 따라서 V결선에서는 '변압기 1대에 인가되는 입력 전압(상전압)'이 곧 '3상 선간전압(V_l)'과 완벽하게 일치합니다.
- 직렬권선 유기전압과의 위상 일치:
- 각 선로에 직렬로 삽입된 2차 직렬권선 전압
e = V_l * (1 / a)는 해당 상의 선간전압V_l과 동일한 방향(동상)으로 직렬 가산됩니다.
- 각 선로에 직렬로 삽입된 2차 직렬권선 전압
- 결과적인 3상 승압 전압:
- 선간전압
V_l에 직렬권선 전압e가 그대로 일직선으로 더해지므로, 승압 후의 3상 선간전압V_h역시 벡터적 복잡함 없이 스칼라 합으로 산출됩니다. - V_h = V_l * (1 + 1 / a) [V]
- 선간전압
3. 다른 결선(Y결선, Δ결선)과의 비교
- Y결선 승압기: 상전압이 선간전압의
1 / sqrt(3)배이므로 루트(3) 관련 벡터 계산이 들어갑니다. - Δ결선 승압기 (변연장 Δ결선 등): 각 상의 전압 벡터 각도(위상차) 때문에 벡터 합산 공식이 복잡해집니다.
- V결선 승압기: 선간전압에 전압이 직접 더해지는 가장 단순하고 직관적인 구조이므로 단상 단권변압기 승압 공식과 100% 동일하게 적용됩니다.
4. 252페이지 문제 5-(1) 대입 검증
- 문제 조건:
- 입력 선간전압(V_l) = 6,300 [V]
- 승압기 정격 = 1차 6,600 [V], 2차 210 [V] (권수비 a = 6,600 / 210)
- 승압 전압(V_h) 계산:
V_h = 6,300 * (1 + 210 / 6,600) = 6,300 * (1 + 0.031818...) = 6,500.45 [V]