강의노트 3상 변압기의 개요

개요

앞에서 우리는 단상 변압기에 대하여 알아보았습니다. 그런데, 전력 시스템은 3상으로 구성되어 있으므로, 이에 상응하는 변압기 또한 3상 결선으로 구성되어 있습니다. 이 장에서는 3상 변압기를 어떻게 앞서 배운 단상 변압기로 표현할 수 있는 가에 대하여 학습할 것입니다.

3상 변압기의 구성 방법은 3개의 단상 변압기를 연결하는 방법과 하나의 코어에 3상 권선을 일체형으로 결선하는 방법이 있습니다.

결선 방식에 따른 3상 변압기의 종류

앞서 3상 전원과 부하의 연결 방법에 대하여 알아보았을 때 전원 및 부하의 연결 방법으로서 $\Delta$결선과 $\mathrm{Y}$결선이 있음을 알아보았습니다. 3상 변압기는 1차측과 2차측이 각각 존재하므로 각각의 결선이 독립적으로 적용될 수 있습니다. 따라서 다음과 같이 총 4가지 조합이 가능합니다. 결선 방식에 따른 변압기의 종류는 1차 권선 결선 방식 $-$ 2차 권선 결선 방식 의 형태로 나타냅니다.

• $\mathrm{Y}-\mathrm{Y}$ 결선
• $\mathrm{Y} -\Delta$ 결선
• $\Delta -\mathrm{Y}$ 결선
• $\Delta -\Delta$ 결선

일체형 3상 변압기

아래 그림은 하나의 코어에 3상 권선을 일체형으로 결선하는 형태의 3상 변압기 구조입니다. 이러한 구성 방법은 코어 비용이 절약되지만 1상의 고장으로 변압기의 운전을 계속할 수 없으므로 신뢰도가 낮습니다.

단상 변압기를 이용한 3상 변압기의 구성

또 다른 방법으로 3개의 단상 변압기를 이용하여 3상 변압기를 구성하는 방법이 있습니다. 이러한 구성 방법은 비용이 더 비싸지만 1상의 변압기가 고장이 나더라도 나머지 2개의 변압기로 계속 운전이 가능하므로 신뢰도와 유연성이 높은 방법입니다.

아래 그림은 3상 변압기의 4가지 서로 다른 결선방식을 나타냅니다. 1차측은 $a ,\: b ,\: c$ 상으로 나타내고, 이에 대응하는 2차측은 $a',\: b',\: c'$ 으로 나타냅니다.

$\mathrm{Y}-\mathrm{Y}$ 결선

$\Delta -\Delta$ 결선

$\Delta -\mathrm{Y}$ 결선

$\mathrm{Y} -\Delta$ 결선

3상 변압기의 단선도 표시

아래 그림에 3상 변압기의 단선도 표현의 예를 나타내었습니다. 변압기 기호 아래에 1차측과 2차측 결선 방식을 표시합니다.