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교수님, 꼭 좀 알려주세요
질문유형 온라인강의 > 전기기사실기 정규이론 > 이승원
글쓴이 최*혜 등록일 2025.09.10 답변상태 답변완료
  •  

    안녕하십니까? 저는 현재 전기기사 실기시험을 준비 중인데 변압기 탭전압에 대해 공부하다 너무너무 궁금한 것이 있어 교수님의 도움을 꼭 받고 싶어 질문드립니다.

    아래 그림에서 a 노드에서의 전압 Va는 전압원 전압(공급전압) Vs와 탭전압 V1/N1 중 어느 것이 걸리나요?

    탭전압을 고찰하는데 있어서, 위에 그림의 우항에 L1값이 권선수 N1에 비례하니 N1에 따라 탭전압이 달라진다는 것은 수식으로 명확히 이해되며 또한 변압기의 2차측 전압과 1차측 전압의 관계, 즉 권수비에 따라 변화(이를 응용하여 2차측 전압 조정)한다는 것은 명확히 이해하고 있습니다.

    제가 궁금한 것은 물리적으로 1차측 선로에 노드 전압(node voltage)이 공급전압 Vs[V]인지 아니면 탭전압 Vs/N1[V]인지 알고 싶습니다. 동일 노드에 두 개의 전압이 존재할 수는 없으니 결국 1차측 선로에는 공급전압(Vs)이 아닌 변압기의 1차측 탭전압이 걸리는 것 같은데 노드에 인가되고 있는 전압원의 전압이 노드에 완전하게 걸리지 않는다는 것은 회로해석의 법칙을 위배하는 것으로 받아들여져 굉장히 답답하고 반드시 꼭 알고 싶습니다. 저는 전력전자공학 엔지니어(파워서플라이 개발자)로서 AC/DC CONVERTER 또는 DC/DC CONVERTER에 수많은 소용량(1[kW] 미만) 트랜스(이쪽 업계에서는 '변압기' 또는 '트랜스포머'라고 지칭하지 않음)들을 설계하고 감아(제작)봤지만 대용량 변압기에 탭전압이 있다는 걸 이번 자격증 준비를 하면서 처음 알게 되었습니다. 제발 꼭 알려주실 것을 머리 숙여 부탁드립니다. 

    사실 이 질문은 아래와 같이 김대호 교수님께 이미 한 차례 여쭤봤는데 안타깝게도... 김교수님께서는 제 질문의 의도(변압기의 원리 또는 동작특성에 대한 질문이 아니라 회로해석의 근본적 관점에서의 변압기의 탭전압에 대한 접근)를 파악하시지 못한 것 같아 이교수님께 도움을 청합니다. 아래 그림에서 보시다시피, 김교수님께서 설명하신 변압기에 관한 기초적이고 일반적인 내용은 LLC 공진형 컨버터에 변압기를 설계하고 제품을 개발한 엔지니어로서 저는 당연히 숙지하고 있습니다.

     

     

  • 학습관리자 |(2025.09.11 16:27)

    안녕하세요~~ 회원님^^ 이승원 입니다~

    전력계통에 사용하는 고압 또는 특고압 변압기에는 저압측의 전압을 조정할 수 있도록 변압기 1차측에 권수를 조정할 수 있는 단자가 있습니다. 이 단자를 탭 또는 탭단자라 합니다~

    회원님의 말씀대로 변압기의 탭을 바꾼다고 하더라도 변압기 1차측에 공급되는 전원의 공급전압이 바뀌는 것은 아닙니다. 단지 변압기 1차측 단자의 권수만 조정할 뿐이지요~

    예를들어 설명을 해 드릴께요~~

    현재 변압기 1차측의 공급전압이 3300V일 때 변압기 권수비가 3300/220 이라면 저압측은 당연히 220V가 걸리겠죠~~

    V2=VA*1/n=3300*220/3300=220V가 된다는 것은 기본 원리이기 때문에 이해하실것으로 생각됩니다~

    그렇다면 위의 조건에서 변압기 1차측 탭은 현재 3300V 탭에 고정되어 있다는 것이고 그 단자에 3300V가 공급되고 있어서 저압측 2차측에는 220V가 걸리게 된다는 것을 의미합니다~

    이 때 공급전압 3300V는 그대로 유지한 상태로 변압기 1차측 권수만 3150V 탭으로 고정해 볼께요~

    생각같아서는 변압기 1차측 전압이 낮아졌으므로 변압기 2차측 전압도 낮아질 것처럼 보이지만 사실은 그렇지 않습니다~

    자.. 그럼~~

    변압기 1차측 권수비는 3150/220으로 바뀐 상태에서 공급전압은 그대로 3300V가 공급되고 있으므로 저압측 단자전압은 어떻게 변화할까요~?

    V2'=V1*1/n'=3300*220/3150=230.47V로 바뀌게 됩니다~

    쉽게 정리하면 변압기는 고압측과 저압측의 전압이 변압기의 권수비에 따라서 변화하기 때문에 현재 고압측 권수가 감소하고 저압측 권수는 그대로 유지한다면 이 자체로 저압측 권수가 더 증가된 상태와 같아집니다~

    그렇다면 3300V일 때 220V가 걸리던 변압기는 고압측 권수를 감소시키게 됨으로써 고압측 전압이 3300V가 일정하게 공급되고 있다면 저압측은 당연히 권수비의 변화에 따라 전압이 상승하게 되겠지요~

    아주 당연한 설명이기 때문에 어렵지 않을것이라 생각됩니다~

    이 문제를 쉽게 해결하는 방법은 지랫대의 원리를 적용하면 간단히 이해할 수 있습니다~

    지랫대가 현재 높은 위치에 3300V, 낮은 위치에 220V가 걸린 상태라고 볼 때 지랫대의 높은 곳은 아래로 떨어뜨려 3150까지 낮춘다면 낮은 위치의 220V는 상대적으로 올라간다는 것을 알 수 있죠~

    이것을 수식으로 전개하면

    3300/3150=V2'/220

    이렇게 식을 세워서 탭변압기의 전압을 구할 수 있습니다~

    지랫대의 원리는 탭변압기 에서만 적용하시기 바랍니다~

    이해 되셨겠죠~~?

    더 궁금하신 점 있으시면 질문 주세요~~^^

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