규약 효율: 표준화된 조건 하에서 측정한 효율로, 발전기와 변압기의 경우 출력 플러스 손실분의 출력으로 계산한다.
여기서 '출력 + 손실'이 분모에 오는 이유는 변압기 내에서 발생하는 총 에너지를 고려하기 때문이다. 변압기에서 발생하는 총 에너지는 출력 에너지와 손실 에너지의 합으로 표현할 수 있다. 이는 변압기가 입력 에너지를 통해 발생시키는 모든 에너지를 나타낸다.
즉, 출력 + 손실 = 입력인 것이다. 손실 에너지를 포함하여 총 에너지를 계산함으로써, 변압기의 실제 동작 상태에서의 효율을 보다 명확히 나타낼 수 있다.
손실의 종류
고정 손실: 부하의 크기와 관계없이 발생하는 손실로, 주로 철에서 발생한다.
히스테리시스 손실: 자기장 변화에 의해 발생하는 손실로, 자기 이력 곡선의 면적으로 설명된다.
와류 손실: 교류 전류가 철심을 통과할 때 발생하는 소용돌이 전류에 의해 발생하는 손실이다.
가변 손실: 부하의 크기에 따라 변하는 손실로, 주로 동손에서 발생한다.
손실 감소 방법
규소 강판 사용: 히스테리시스 손실을 줄이기 위해 철 대신 규소 강판을 사용한다.
성층 철심 사용: 와류 손실을 줄이기 위해 얇은 철판을 여러 겹 쌓아 철심을 만든다.
효율 극대화
변압기의 효율은 고정 손실과 가변 손실이 같을 때 최대가 된다.
자주나오는 문제 정리
변압기의 정격 1차 전압
2차 전압에 권수비를 곱한 값이다.
1차 전압 = 2차 전압 x 권수
변압기의 규약 효율
출력 + 손실(입력)분의 출력으로 계산한다.
손실에 해당되지 않는 것
기계 손실은 변압기에는 해당되지 않으며, 회전하는 기기에서 발생한다.
손실 계산
효율이 80%인 경우, 출력이 10kW라면 손실은 2.5kW이다.
무부하 손실의 대부분 = 철손이 차지
표유 부하 손실
계산으로 구할 수 없는 손실로, 부하 전류가 흐를 때 도체 또는 철심 내부에 생기는 손실이다.
주파수와 철손
주파수가 상승하면 히스테리시스 손실이 증가하지만, 전압이 일정하면 최대 자속 밀도가 감소하여 철손은 감소한다.
히스테리시스 곡선
종축과 만나는 점은 잔류자기, 횡축과 만나는 점은 보자력이다. 종잔횡보.
성층 철심
철심을 성층하는 이유는 와류 손실을 줄이기 위해서이다.
규소강판 사용 이유
히스테리시스 손실을 줄이기 위해서이다.
와류 손실에서 철심의 두께
철심의 두께를 두 배로 하면 와류 손실은 4배가 된다. 와류 손실을 구하는 공식에서 철심의 두께의 제곱과 비례하기 때문.
