에너지 효율적인 배전 변압기 선택

변압기 손실의 정의

변압기 손실은 주로 무부하 손실과 부하 손실 두 가지 유형으로 분류될 수 있습니다. 이러한 손실은 변압기의 적용 시나리오나 전력 등급에 관계없이 모든 종류의 변압기에 보편적으로 발생합니다.

그러나 고조파에 의해 유도되는 추가 손실과, 특히 대형 변압기에 중요한 냉각 또는 보조 손실이 있습니다. 이는 팬이나 펌프와 같은 냉각 장비 사용으로 인해 발생합니다.

무부하 손실

이러한 손실은 변압기가 전원이 공급되는 순간 (두 번째 회로가 오픈되어 있을 때에도) 변압기 코어에서 발생합니다. 또한 철 손실 또는 코어 손실이라고도 알려져 있으며, 일정하게 유지됩니다.
무부하 손실은 다음과 같습니다:

히스테리시스 손실

이러한 손실은 교류 자기장에 의해 코어 적층판 내의 자성 도메인이 자화 및 탈자화되면서 발생하는 마찰 운동에 의해 유발됩니다. 이 손실은 코어에 사용된 재료의 종류에 따라 달라집니다.

히스테리시스 손실은 일반적으로 전체 무부하 손실의 50%에서 70%를 차지합니다. 과거에는 이 비율이 더 작았습니다 (특히 레이저 처리를 받지 않은 비교적 두꺼운 시트에서 소용돌이 전류 손실의 기여가 더 컸기 때문입니다).

소용돌이 전류 손실

이러한 손실은 변화하는 자기장에 의해 코어 적층판에서 소용돌이 전류가 발생하여 열을 생성합니다.
이 손실은 코어를 얇고 적층된 시트로 구성하고 각 시트 사이에 얇은 방청층을 통해 소용돌이 전류를 줄임으로써 완화할 수 있습니다. 현재 소용돌이 전류 손실은 일반적으로 전체 무부하 손실의 30%에서 50%를 차지합니다. 배전 변압기의 효율성을 향상시키기 위한 노력에서 가장 큰 진전이 이러한 손실 감소에 이루어졌습니다.
또한 변압기 코어에는 일반적으로 전체 무부하 손실의 1% 미만을 차지하는 소량의 산란 손실과 유전체 손실도 있습니다.

부하 손실

이러한 손실은 일반적으로 구리 손실 또는 단락 손실이라고 알려져 있습니다. 부하 손실은 변압기의 부하 조건에 따라 변동합니다.
부하 손실은 다음과 같습니다:

오믹 열 손실

때로는 구리 손실이라고도 불리며, 부하 손실의 주요 저항 성분입니다. 이 손실은 변압기 권선에서 발생하며, 전도체의 저항 때문입니다.
이러한 손실의 크기는 부하 전류의 제곱에 비례하여 증가하며, 또한 권선의 저항에 비례합니다. 이 손실은 전도체의 단면적을 늘리거나 권선 길이를 줄임으로써 줄일 수 있습니다. 구리를 전도체로 사용하면 무게, 크기, 비용, 저항 간의 균형을 맞출 수 있으며, 다른 설계 제약 조건 내에서 전도체 직경을 늘림으로써 손실을 더욱 줄일 수 있습니다.

전도체 소용돌이 전류 손실

교류 전류의 자기장에 의해 발생하는 소용돌이 전류는 또한 권선에서도 발생합니다. 전도체의 단면적을 줄이면 소용돌이 전류를 줄일 수 있으므로, 낮은 저항을 유지하면서 소용돌이 전류 손실을 제어하기 위해 다중 전도체가 사용됩니다.

이는 연속 전위 전도체(CTC)를 사용하여 피할 수 있습니다. CTC에서는 스트랜드가 자주 전위되어 플럭스 차이를 평균화하고 전압을 균등하게 합니다.