변전소 변압기는 전력 시스템의 중요한 구성 요소이며, 효율적이고 안전한 전력 전송 및 분배를 보장하기 위해 전압 수준을 높이거나 내리는 데 중요한 역할을합니다. 주요 변압기 공급 업체로서 이러한 놀라운 장치의 작동 방식을 공유하게되어 기쁩니다.
변압기의 기본 원리
변전소 변압기의 핵심에는 1831 년 Michael Faraday에 의해 발견 된 전자기 유도의 원리가 있습니다.이 원리에 따르면, 변화하는 자기장은 근처의 도체에서 전자 유전자 력 (EMF)을 유도 할 수 있습니다. 변압기 에서이 원리는 두 회로 사이의 직접적인 전기적 연결없이 전기 에너지를 자기장에서 다른 회로로 전기 에너지를 자기장으로 전달하는 데 사용됩니다.
변압기는 권선으로 알려진 두 개 이상의 와이어 코일로 구성되며 철과 같은 자기 재료로 만든 공통 코어 주위에 상처를 입습니다. 전원에 연결된 권선을 1 차 권선이라고하며 하중에 연결된 권선을 보조 와인딩이라고합니다. 교류 전류 (AC)가 1 차 권선을 통해 흐르면 코어에서 변화하는 자기장을 생성합니다. 이 변화하는 자기장은 2 차 권선에서 EMF를 유도하여 2 차 회로에서 교대 전류가 흐릅니다.
스텝 - 위와 스텝 - 변압기 다운
변전소 변압기는 기능을 기반으로 변압기를 단계적으로 단계적으로 분류 할 수 있습니다.
단계 - UP 트랜스포머
발전 공장에서 전기는 일반적으로 비교적 저전압, 일반적으로 11kV ~ 33kV 범위에서 생성됩니다. 그러나, 긴 거리 전력 전송의 경우, 전기를 고전압, 일반적으로 110kV ~ 765kV 범위에서 전달하는 것이 더 효율적입니다. 이는 전송 라인의 전력 손실이 그것을 통해 흐르는 전류의 제곱에 비례하기 때문입니다 (p = i²r, 여기서 p는 전력 손실이고, 나는 전류이며, r은 선의 저항입니다). 전압을 증가시키고 전류를 줄이면 전력 손실이 크게 줄어들 수 있습니다.
단계 - UP 변압기는 발전기 전압에서 전송 전압으로 전압을 증가시키는 데 사용됩니다. 단계의 2 차 권선 - UP 변압기의 2 차 와인딩에서 회전 수는 1 차 권선의 회전 수보다 큽니다. 변압기 방정식에 따르면, v₁/v ₂ = n ₁/n₂는, 여기서 v₁와 v들은 각각 1 차 및 2 차 권선의 전압이고, n ₁ 및 n₂은 각각 1 차 및 2 차 권선에서의 회전 수이다. 따라서 n ₁> n₂, v₂> v₁.
단계 - 변압기 다운
변속기 라인의 수신 끝에서, 고전압 전기는 소비자에게 분포하기 위해 낮은 전압으로 내려야합니다. 전압은 먼저 변속기 전압에서 1 차 변전소에서 서브 변속기 전압 (예 : 33kV 또는 66kV)으로 내려갑니다. 그런 다음 분포 변전소에서 전압은 3 단계 산업 및 상업용 응용 프로그램의 경우 400V 또는 단일 위상 주거용 응용 분야의 경우 230V와 같은 활용 전압으로 추가로 내려갑니다.
단계 - 아래쪽 변압기는 1 차 와인딩보다 2 차 권선에서 턴이 적습니다. n₂ <n₁, v₂ <v₁ 일 때 변압기 방정식을 다시 사용합니다.
변전소 변압기의 구성 요소
변전소 변압기는 여러 주요 구성 요소로 구성된 복잡한 장치입니다.
핵심
코어는 자기 재료, 일반적으로 적층 실리콘 스틸 시트로 만들어집니다. 코어를 라미네이트하면 코어 내에서 순환하는 유도 전류로 인한 와전류 손실을 줄이는 데 도움이됩니다. 코어는 자기 플럭스에 대한 낮은 꺼리는 경로를 제공하여 1 차 와인딩과 2 차 권선 사이의 에너지의 효율적인 전달을 보장합니다.
권선
권선은 고도도 구리 또는 알루미늄 도체로 만들어집니다. 그들은 고전압과 전류를 견딜 수 있도록 신중하게 설계되고 절연됩니다. 1 차 및 2 차 권선은 원하는 전압 변환 비율을 달성하기 위해 특정 구성에서 코어 주위에 상처를줍니다.
탱크
변압기 권선 및 코어는 절연 오일로 채워진 탱크에 담겨 있습니다. 절연 오일은 두 가지 주요 목적을 제공합니다. 권선과 코어 사이의 전기 절연을 제공하며 변압기 작동 중에 발생하는 열을 소산하는 데 도움이됩니다. 탱크는 일반적으로 강철로 만들어졌으며 누출되도록 설계되었습니다.
냉각 시스템
작동 중에 변압기는 와인딩 및 코어의 손실로 인해 열을 생성합니다. 과열을 방지하려면 냉각 시스템이 필요합니다. 오일 - 천연 공기 - 천연 (ONAN), 오일 - 천연 공기 - 강제 (ONAF), 오일 - 강제 공기 - 강제 공기 (OFAF) 및 오일 강제 물 - 강제 (OFWF)를 포함한 여러 유형의 냉각 시스템이 있습니다. 냉각 시스템의 선택은 변압기의 크기와 등급에 따라 다릅니다.
탭 체인저
탭 체인저는 변압기의 전압 비율을 조정하는 데 사용됩니다. 입력 전압의 변동 또는 부하의 변화를 보상 할 수 있도록 출력 전압의 정밀한 조정을 허용합니다. 탭 체인저에는 두 가지 유형이 있습니다 : ON-로드 탭 체인저 (OLTC)와 OFF-로드 탭 체인저 (OLTC). ON- 변압기에 전원을 공급하는 동안로드 탭 체인저를 작동 할 수 있으며, OFF -LOAD TAP Changer는 변압기에 조정을 위해 에너지가 필요합니다.
변전소 변압기의 작업 과정
변전소 변압기의 1 차 권선이 AC 전원에 연결되면, 번갈아 가면 전류가 1 차 권선을 통한 흐릅니다. 이 전류는 코어에서 자기장을 생성하며, 이는 AC 공급의 주파수에 따라 크기와 방향이 다양합니다.
코어에서 변화하는 자기장은 Faraday의 전자기 유도 법칙에 따라 2 차 와인딩에서 EMF를 유도합니다. 2 차 권선에서 유도 된 EMF의 크기는 2 차 권선의 회전 수, 자기 플럭스의 변화 속도 및 코어의 자기 특성에 따라 다릅니다.
2 차 권선이 하중에 연결됨에 따라, 유도 된 EMF는 2 차 회로에서 교대 전류가 흐르도록 유발한다. 1 차 회로에서 보조 회로로 전달 된 전력은 p₁ = p₂ (무시 손실)에 의해 주어지며, 여기서 p₁은 1 차 회로의 전력이고 p₂은 보조 회로의 전력입니다. p = vi이므로 2 차 권선에서 전압이 증가하면 2 차 권선의 전류는 비례 적으로 감소되고 그 반대도 마찬가지입니다.
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참조
- 전력 시스템 : Claudio A. Cañizares의 분석 및 제어
- Nagrath와 Kothari의 전력 시스템 엔지니어링
- 변압기 : Badrul H. Chowdhury의 설계, 기술 및 응용 프로그램