변압기의 손실, 효율, 온도상승 및 정격
전기기사 필기 2006년 2회 44번
| 과목 / 챕터 | 전기기기 / 변압기 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
변압기의 부하전류 및 전압이 일정하고, 주파수가 낮아졌을 때의 현상으로 옳은 것은?
선택지 분석
1
철손 감소
오답 함정 분석
주파수가 낮아지면 자속 밀도가 증가하여 철손의 대부분을 차지하는 히스테리시스손이 증가하므로 철손은 늘어납니다.
철손 증가
정답 상세 해설
전압이 일정할 때 주파수가 감소하면 자속 밀도가 증가하여 철손이 증가합니다.
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Step 1: 변압기의 유기기전력 공식 V ≈ E = 4.44 * f * N * Φ에서 전압 V가 일정할 때 주파수 f가 감소하면 자속 Φ는 증가하게 됩니다.
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Step 2: 철손(Wi)은 히스테리시스손(Wh)과 와류손(We)의 합입니다. 히스테리시스손은 주파수와 자속 밀도의 관계에 의해 Wh ∝ f * Bm^1.6 ∝ f * (V/f)^1.6 = V^1.6 / f^0.6 이 성립하여 주파수에 반비례합니다.
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Step 3: 와류손은 We ∝ (f * Bm)^2 ∝ (f * V/f)^2 = V^2 이 되어 전압이 일정하면 주파수와 관계없이 일정합니다. 따라서 전체 철손은 주파수 감소 시 히스테리시스손의 증가로 인해 증가합니다.
3
동손 감소
오답 함정 분석
동손은 부하 전류의 제곱과 권선 저항의 곱(I²R)으로 결정되므로 주파수 변화와는 직접적인 상관관계가 없습니다.
4
동손 증가
오답 함정 분석
문제에서 부하 전류가 일정하다고 명시하였으므로 동손은 변화하지 않고 일정하게 유지됩니다.
자주 묻는 질문
Q.
주파수가 낮아지면 왜 자속이 증가하나요?
변압기에서 전압은 주파수와 자속의 곱에 비례합니다. 전압이 일정한 상태에서 주파수가 낮아지면 동일한 전압을 유지하기 위해 더 많은 자속이 필요하게 됩니다.
Q.
주파수 변화가 변압기 효율에 어떤 영향을 주나요?
주파수가 낮아지면 철손이 증가하여 전체 손실이 늘어나게 되며, 이는 결과적으로 변압기의 효율을 저하시키는 원인이 됩니다.