17. 변압기 극성

Professor Ho's Wiki Site

담당자 : 남경돈

목차

가. 실험목적

  • 변압기 권선의 극성 결정하는 방법 숙지
  • 변압기 권선들의 직렬 연결 방법 숙지
  • 변압기 권선들의 병렬 연결 방법 숙지

나. 개 요

AC전원이 변압기의 1차 권선에 전압을 가할 때, 변압기 철심(Core) 안에 교류자속이 생긴다. 이 교류자속은 각 권선과 작용하여 교류 전압을 유도한다.
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Fig. 12-1
교류 전압은 그 값과 극성이 계속 변한다. 그림 12-1 의 회로에서, 1차 권선에서 단자 1과 2의 전압은 각각 서로 반대의 극성을 가지게 되며 같은 극성을 가질 수 없다. 즉, 단자 1은 단자 2에 대하여 양일 때는 음, 음일 때는 양의값을 같게 되는 것이다. 교류자속은 각 권선에 전압을 유기 하는데, 각 권선의 단자들의 극성은 권선을 하는 방향에 따라 정해지게 된다.
변압기 권선의 극성의 표현은 어느 순간에 동일한 극성을 갖는 단자들의 방향을 의미한다. 즉, 극성 표시는 이러한 단자들을 표시하는 방법인데, 점, 선, 숫자, 문자등과 같은 다양한 방법을 사용한다. 예를 들면, 그림 12-1 에서는 점을 사용하여 특정 순간의 극성 표시했다.
1 이 2 에 대해 양(+)일 경우에
3 이 4 에 대해 양(+)이 되고
6 이 5 에 대해 양(+)이 되고
7 이 8 에 대해 양(+)이 되고
10 이 9 에 대해 양(+)이 된다.


즉, 1,3,6,7,10 단자들은 같은 극성의 전압 성질을 갖고 2,4,5,8,9은 그들에 비해 반대 극성의 전압 성질을 갖게되는 것이다. 건전지의 연결 방법과 마찬가지로 점으로 표시된 위치를 +로 보고 다른 방향을 -로 가정하면, 서로 극성이 더해지는 방향으로 직렬 연결하면 더 높은 출력 전압을 얻는 것이 가능하다.

다. 준 비 물

  • 전원공급장치(0-120Vac,0-120Vac)-------------------EMS 8821
  • 교류전압계(250/250/250V)-------------------------------EMS 8426
  • 직류전압전류계(20/200V)--------------------------------EMS 8412
  • 변압기-----------------------------------------------------------EMS 8341
  • 리드선-----------------------------------------------------------EMS 8941

라. 실 습

♣ 주  의 : 이 실험에는 고전압이 사용되므로 전원을 켠 채로 연결하지 말아야 한다.

각각의 측정이 끝난 후 즉시 전원을 꺼야 한다.

1. 다음의 실험을 실행한다.
a) 전원 공급 장치의 단자 7 과 N으로부터의 가변 출력은 0-20Vdc의 직류전압계에 연결한다.
b) 전원을 켜고 전압을 서서히 10Vdc에 맞춘다.
c) 전압 조절 노브(Knob)에 손대지 말고, 전원을 끈 후 계측기를 끊는다.
d) 그림 12-2 의 회로와 같이 변압기, 전원 공급 장치, 직류전압계를 연결한다. 200Vdc 전압계를 단자 3 과 4에 연결한다.
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Fig. 12-2
e) 전원 공급 장치의 스위치를 닫는 순간 직류 전압계의 편향(deflection)에 주목한다. 만일 전압계의 바늘이 순간적으로 오른쪽으로 편향한다면, 단자 1과 3 이 같은 극성 표시를 가짐을 의미한다. (단자 1은 직류 전원이 양극에 연결되었고 단자3은 전압계의 양극에 연결됨)
f) 권선 1-2 와 3-4 에서 어떤 두 단자가 양인가?
g) 권선 3-4 로부터 직류 전압계를 단로(Disconnect)시킨 후, 이를 권선 5-6 에 연결시킨다. (e)를 반복한다.
h) 권선 1-2 와 5-6 에서 어떤 두 단자가 양인가?
i) 전압을 0 으로 돌린 후 전원을 끈다.


2. 변압기의 2개의 권선을 직렬 연결 시켰을 때의 효과와 극성의 중요성을 살펴본다. (이번에는 교류 전원이 투입되는 것에 주의 한다)
a) 그림12-3 의 회로를 교류 전압계를 사용하여 연결한다. 단자1 과 5 가 연결됨을 주목하시오.
b) 전원을 켜고 104Vac(권선 3-4 의 정격 전압의 1/2)로 정확히 맞춘다.
c) 다음 단자들의 전압을 측정, 기록한다.
E1to2 = ____________ Vac
E5to6 = ____________ Vac
E2to6 = ____________ Vac
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Fig. 12-3
d) 전압을 0으로 돌린 후 전원을 끈다.
e) 단자1 과 5 의 연결을 끊은 후, 단자 1 과 6 을 연결하며, 그림 12-4 와 같이 단자 2 와 5 를 통하도록 전압계를 연결한다.
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Fig. 12-4
f) 전원을 켜고 104Vac로 정확히 맞춘다.
g) 다음 단자들의 전압을 측정, 기록한다.
E1to2 = ____________ Vac
E5to6 = ____________ Vac
E2to5 = ____________ Vac
h) 전압을 0으로 돌린 후 전원을 끈다.
i) 직렬 연결 두 권선의 전압이 0인 경우와 120Vac인 경우가 생기는 이유를 설명하시오.
j) 어떤 단자들이 같은 극성을 갖는가?


3. 다음의 실험을 실행하시오.
a) 그림 12-5 의 회로상에 권선 3-4 가 104Vac 의 전원에 연결됨에 주목한다.
주의! 지금은 회로 연결을 하지 마시오!


b) 권선 1-2 를 통하는 유도 전압은? ___________ Vac
c) 만일 권선 1-2가 권선 3-4와 직렬로 연결된다면, 얻어지는 세 개의 출력 전압은?
___________ Vac, ___________ Vac, ____________ Vac
d) 그림 12-5 의 회로를 연결하고, 단자 1 과 3 을 연결하여 권선이 직렬 연결이 되도록 한다.
e) 전원을 켜고 104Vac로 맞춘다. 단자 2와 4 사이의 전압을 측정하여 기록한다.
E2to4 = _______________ Vac
f) 전압을 0으로 돌린 후 전원을 끈다.
g) 단자 1 과 3 사이의 연결선을 뽑아, 단자 1 과 4 에 연결한다.
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Fig. 12-5
h) 전원을 켜서 104Vac로 맞춘다. 단자 2 와 3 그리고, 단자 1 과 2 사이의 전압을 측정 기록한다.
E2to3 = __________ Vac, E1to2 = ___________ Vac
i) 전압을 0으로 돌린 후 전원을 끈다.
j) (e) 와 (h) 에서 얻은 결과 값이 (c)의 예측 값과 일치하는가?
k) 어느 단자들이 같은 극성을 갖는가?

마. 실습평가

120Vac의 전원이 있고, 변압기의 모든 권선 들이 120 Volts, 208 Volts, 28 Volts, 60Volts 용량의 변압기들이 있다. 다음의 전압들을 얻기 위해서는 권선을 어떠한 방법으로 연결할 것인가를 설명한다.
a) 240 Volts
b) 88 Volts
c) 180 Volts
d) 92 Volts

바. 정 답

실 습

1.
f) 1 과 3
h) 1 과 5
2.
c) 60,60,0
g) 60,60,120
i) 그림 12-3의 경우 : 두 전압이 같고 상이 반대이므로 상쇄된다.
그림 12-4의 경우 : 두 전압이 같은 상에 위치하므로 그들의 합이 된다.
j) 1 & 5, 2 & 6
3.
b) 60
c) 60,164,44
e) 44
h) 164,60
j) 예. 직렬 연결된 두 권선이 상쇄되는 경우 : 104 - 60 = 44Vac
직렬 연결된 두 권선이 합해지는 경우 : 104 + 60 = 164Vac
k) 1 과 3, 2 와 4

실습평가

1.
a) 120 + 120 = 240V b) 208 - 120 = 88V
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c) 120 + 60 = 180V d) 120 - 28 = 92V
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개인 도구