변압기의 임피던스

누설항성의 정의

변압기에서 모든 자기 유속이 일차와 이차 권선 모두에 연결되는 것은 아닙니다. 일부 자기 유속은 한 권선만과 연결되며 이를 누설 유속이라고 합니다. 이 누설 유속은 영향을 받는 권선에서 자기 항성을 발생시킵니다.

이 자기 항성은 또한 누설항성으로 알려져 있습니다. 변압기의 저항과 결합하면 임피던스를 형성합니다. 이 임피던스는 일차 및 이차 권선에서 전압 강하를 초래합니다.

변압기의 저항

전력 변압기의 일차와 이차 권선은 일반적으로 전류를 잘 전도하는 구리를 사용하여 제작됩니다. 그러나 구리는 초전도체가 아니므로 이러한 권선에는 일정한 저항이 있으며 이를 변압기의 저항이라고 합니다.

변압기의 임피던스

일차와 이차 권선 모두 저항과 누설항성을 가지게 됩니다. 이러한 저항과 항성이 결합되면 변압기의 임피던스가 됩니다. R1과 R2, X1과 X2가 각각 변압기의 일차와 이차 저항 및 누설항성이라면, Z1과 Z2는 일차 및 이차 권선의 임피던스입니다.

변압기의 임피던스는 변압기 병렬 운전 시 중요한 역할을 합니다.

변압기의 누설 유속

이상적인 변압기에서는 모든 자기 유속이 일차와 이차 권선 모두에 연결됩니다. 그러나 실제로는 모든 자기 유속이 두 권선 모두에 연결되는 것이 아닙니다. 대부분의 자기 유속은 변압기 코어를 통과하지만, 일부 자기 유속은 한 권선만과 연결됩니다. 이를 누설 유속이라고 하며, 코어 대신 권선 절연재와 변압기 오일을 통과합니다.

누설 유속은 일차 및 이차 권선에서 자기 누설로 인한 누설항성을 발생시킵니다.

변압기의 임피던스로 인해 권선에서 전압 강하가 발생합니다. 임피던스는 변압기의 저항과 누설항성의 조합입니다. 만약 V1을 변압기의 일차에 걸리게 한다면, 일차 누설항성(X1)으로 인한 일차 자기 유도 전동을 균형잡기 위해 I1X1 성분이 필요합니다. 이제 일차 저항으로 인한 전압 강하까지 고려한다면, 변압기의 전압 방정식은 다음과 같이 쉽게 작성할 수 있습니다.

비슷하게 이차 누설항성에 대해서 이차 측의 전압 방정식은 다음과 같습니다.

위 그림에서 일차 및 이차 권선이 별도의 지지대에 표시되어 있으며, 이 배치는 누설 공간이 크기 때문에 변압기에서 큰 누설 유속을 초래할 수 있습니다.

일차 및 이차 권선의 누설을 없애려면 권선이 동일한 공간을 차지하도록 만들 수 있어야 합니다. 물론 이것은 물리적으로 불가능하지만, 이차와 일차를 중앙으로 놓으면 문제를 상당히 해결할 수 있습니다.