빅초이의 자본주의생존기

1. 유도전동기의 개요

• 유도전동기는 교류전동기의 한 종류로, 교류전원을 사용함
• 유도전동기는 교류전동기라고 하지 않고 유도전동기라고 함
• 유도전동기의 이름 유래는 목표를 추종하는 유도 미사일과 유사하게 전원이 없이도 회전하는 특징에서 비롯됨

2. 아라고의 원판

• 아라고의 원판 실험으로 유도전동기의 원리를 설명
• 자석을 회전시키면 알루미늄 원판이 '전자유도 작용'에 의하여 같은 방향으로 회전함
• 이 원리로 집의 계량기가 전기요금을 측정

3. 유도전동기의 구조

• 원판과 자석 대신 전선 코일을 사용하여 자기장을 형성
• 코일에 교류를 넣으면 플러스, 마이너스가 반복되어 원판이 회전

4. 유도전동기의 작동 원리

• 고정된 고정자와 회전하는 회전자로 구성
• 회전자는 농형과 권선형으로 구분됨
• 농형: 다람쥐통 형태, 물리적 접촉 없이 단락환으로 전기적 접속하여 만든다.
• 권선형: 코일을 감아 전기를 직접 공급

5. 유도전동기의 장점

• 교류 전원을 바로 사용 가능
• 구조가 단순하고 견고하여 고장이 적음
• 마찰이 없어서 유지보수가 용이
• 슬립으로 인한 속도 변화가 거의 없음

7.  주요 출제 문제 정리

1. 유도전동기의 많이 사용되는 이유가 아닌 것: 취급이 어렵다 (오답)
2. 유도전동기의 장점이 아닌 것: 다루기가 어렵고 쉽게 운전할 수 없다 (오답)
3. 유도전동기 권선법 중 맞지 않는 것: 고정자 권선은 단층 파권이다 (오답)
4. 유도전동기의 동작원리: 전자유도와 플레밍의 왼손 법칙 (정답)
5. 3상 유도전동기 회전 방향: 회전자계의 회전 방향과 같다 (정답)
6. 농형 회전자의 비뚤어진 홈을 쓰는 이유: 소음을 줄이기 위해서
7. 슬립링이 있는 유도전동기: 권선형 유도전동기
8. 삼성유도 전동기 고정자 권선의 결선도: y 결선

특수변압기의 종류와 원리

1. 탭 절환 변압기 (Tap-changing Transformer)
   • 기본 원리: 변압기의 1차 권선에 여러 개의 탭을 두어 탭의 위치에 따라 전압 변환 비율을 변경함.
   • 사용 목적: 배전 전압을 일정하게 유지하기 위해 사용됨. 변전소와의 거리 등에 따라 전압 변동이 발생할 수 있는데, 이를 조절하여 일정한 전압을 공급함.
   • 실제 사용 사례: 주상 변압기에서 주로 사용됨. 거리에 따라 전압 차가 발생할 수 있으므로, 일정한 전력을 공급할 수 있도록 돕는다.
2. 단권 변압기 (Autotransformer)
   • 기본 원리: 하나의 권선만을 사용하여 1차와 2차 전압을 모두 공급함. 권선의 일부를 공유하여 구조가 단순함.
   • 장점: 구리 사용량이 적어지고, 변압기 무게가 가벼워짐.

     

3. 계기용 변압기 (Instrument Transformer)
   • 종류: 전압 변성기(VT, PT)와 전류 변성기(CT)로 나뉨.
   • 목적: 전압계 및 전류계에 맞는 적절한 전압과 전류로 변환하여 측정할 수 있게 함.
   • 사용 사례: 고전압을 낮은 전압(예: 110V)으로 변환하여 전압계를 보호하거나, 높은 전류를 낮은 전류로 변환하여 전류계를 보호함.

주요 문제와 해설

1. 탭 절환 변압기의 사용 이유:
   • 배전 전압을 일정하게 유지하기 위해 사용된다.
2. 계기용 변성기:
   • 대전류를 소전류로 변환하여 계측기에 공급하는 기기를 계기용 변성기라 한다.
3. 수변전 설비에서 고압 회로의 전압을 표시하기 위해 필요한 변압기:
   • 계기용 변압기(VT)를 사용한.
4. 단상배전선 전압을 승압하는 단권 변압기의 자기 용량 계산:

변압기의 병렬 운전

1. 필요성
   • 변압기 한 대로 필요한 전력을 공급하기 어려울 때 사용한다.
   • 예시: 아파트 전력 수요 증가 시 추가 변압기 설치
2. 방법
   • 기존 변압기 교체하는 방법과 변압기를 추가 설치하는 방법이 있다.
   • 상대적으로 변압기를 추가 설치하는 것이 비용 면에서 효율적이다.
   • 용량 변화에 따라 유연한 전력 공급 가능

변압기 병렬 운전의 조건

1. 극성 일치
   • 변압기의 극성이 같아야 한다. 여기서 말하는 극성은 +,-를 의미하는 것보다는 변압기 권선의 극성이 일치해야 한다는 것을 의미한다.  
   • 변압기 극성의 종류:
     • 가극성 (Additive Polarity)
       • 의미: 고전압 권선과 저전압 권선의 점 표시 단자를 연결했을 때, 두 권선의 전압 합이 발생하는 경우를 가극성이라 한다.
       • 예시: 변압기의 1차 측과 2차 측 권선의 한 쌍을 연결하고, 나머지 한 쌍의 단자 사이에 전압계를 연결했을 때, 전압계가 두 권선의 전압을 더한 값을 표시한다.
       • 용도: 주로 소형 배전 변압기에서 사용된다.
     • 감극성 (Subtractive Polarity)
       • 의미: 고전압 권선과 저전압 권선의 점 표시 단자를 연결했을 때, 두 권선의 전압 차가 발생하는 경우를 감극성이라 한다.
       • 예시: 변압기의 1차 측과 2차 측 권선의 한 쌍을 연결하고, 나머지 한 쌍의 단자 사이에 전압계를 연결했을 때, 전압계가 두 권선의 전압을 뺀 값을 표시한다.
       • 용도: 대형 전력 변압기에서 주로 사용된다.
2. 전압비 동일
   • 각 변압기의 1차와 2차 권선의 전압비가 동일해야 한다. 전압비가 다른 변압기를 병렬로 연결하면 부하 분담이 고르지 않아 변압기에 과부하가 걸릴 수 있다.
3. 임피던스 비율 동일
   • 각 변압기의 임피던스(전기 저항) 비율이 동일해야 한다. 임피던스가 다른 변압기를 병렬로 연결하면 부하가 고르게 분배되지 않아 특정 변압기에 과부하가 걸릴 수 있다.
4. 용량과 임피던스의 반비례 관계
   • 변압기의 용량이 클수록 임피던스가 작아야 한다. 이는 큰 용량의 변압기가 더 많은 전력을 분담할 수 있도록 하기 위함이다.
5. 저항과 리액턴스 비율 동일
   • 변압기의 저항과 리액턴스의 비율이 동일해야 한다. 이 비율이 달라지면 변압기의 전압 강하와 전류 분담이 불균형하게 된다.
6. 용량 차이 허용
   • 변압기의 용량이 달라도 병렬 운전이 가능하다.

변압기 병렬 운전의 장점

• 유연성 증가: 부하 변화에 유연하게 대응할 수 있다.
• 비용 절감: 큰 변압기를 교체하는 것보다 작은 변압기를 추가하는 것이 비용 면에서 유리하다.

변압기 병렬 운전의 단점

• 설치 복잡성 증가: 병렬 연결 시 추가적인 배선과 설치 작업이 필요하다.
• 관리의 어려움: 여러 변압기를 동시에 관리하고 유지 보수해야 한다.

3상 결선

1. Y-Y 결선
   • 1차, 2차 모두 Y 결선
   • 중성선 존재로 접지 가능
   • 권선 전압이 성관전압의√3배
   • 3고조파 전류 문제 있음
   • 통신선 장애 발생 가능

1. 델타-델타 결선
   • 1차, 2차 모두 델타 결선
   • 한 변압기 고장 시 브결선 가능
   • 3고조파 전류가 권선 내에서 순환
   • 중성선이 없어 접지 불가
2. 델타-Y 결선
   • 1차 델타, 2차 Y 결선
   • 주로 낮은 전압을 높은 전압으로 올릴 때 사용
   • 3고조파 문제 없음
   • 1차, 2차 사이에 30도 위상차 발생
3. 브이결선 (V 결선)
   • 델타 결선 중 한 변압기 고장 시 사용
   • 임시 방편으로 출력 및 효율 감소
   • 변압기 용량의 86.6% 이용
   • 출력 비율 57.7%

자주 나오는 문제 내용 정리

1. 극성 일치 필요: 변압기 병렬 운전 시 극성 일치
2. 출력 용량 달라도 무방: 단상 변압기 병렬 운전 시 출력 용량 차이 가능
3. Y 결선 중성선 접지 가능: 중성선을 이용한 접지 가능
4. 델타 결선 3고조파 문제 없음: 델타 결선 시 3고조파 영향 없음