변압기의 구조 및 원리
전기기사 필기 2019년 2회 45번
| 과목 / 챕터 | 전기기기 / 변압기 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
전력용 변압기에서 1차에 정현파 전압을 인가하였을 때, 2차에 정현파 전압이 유기되기 위해서는 1차에 흘러 들어가는 여자전류는 기본파 전류 외에 주로 몇 고조파 전류가 포함되는가?
선택지 분석
1
제2고조파
오답 함정 분석
제2고조파는 주로 변압기 전원 투입 시 발생하는 돌입 전류의 주성분으로 나타납니다.
제3고조파
정답 상세 해설
변압기 철심의 자기 포화와 히스테리시스 현상으로 인해 정현파 자속을 유지하기 위해서는 제3고조파가 포함된 왜형파 전류가 필요합니다.
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Step 1: 변압기 2차측에 정현파 전압이 유기되기 위해서는 철심 내의 자속()이 반드시 정현파여야 합니다.
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Step 2: 철심의 자기 포화 및 히스테리시스 특성으로 인해 자속과 전류의 관계는 비선형적인 특성을 가집니다.
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Step 3: 정현파 자속을 발생시키기 위해 필요한 여자전류는 뾰족한 첨두파 형태의 왜형파가 되며, 이를 푸리에 급수로 전개하면 제3고조파 성분이 가장 크게 포함되어 있음을 알 수 있습니다.
3
제4고조파
오답 함정 분석
제4고조파와 같은 짝수 고조파는 파형의 상하 대칭이 유지되는 일반적인 여자전류 상황에서는 발생하지 않습니다.
4
제5고조파
오답 함정 분석
제5고조파도 여자전류에 일부 포함될 수 있으나, 가장 지배적이고 핵심적인 성분은 제3고조파입니다.
자주 묻는 질문
Q.
왜 여자전류에 제3고조파가 포함되어야 하나요?
철심의 자기 포화 현상 때문에 정현파 자속을 얻으려면 전류 파형이 일그러져야 하며, 이 왜곡된 파형의 주성분이 제3고조파이기 때문입니다.
Q.
제3고조파가 포함되지 않으면 어떤 문제가 발생하나요?
여자전류가 정현파라면 자속이 왜곡되어 유기기전력에 고조파가 포함되고, 이는 통신선 유도 장애나 기기 과열의 원인이 됩니다.