[전기기사] 변압기 문제 시험 손실, 효율(필기)

#전부하(부하율=1) 시 효율 = $\frac{출력}{출력+손실}\times 100$[%] = $\frac{1\times 변압기 용량[kVA]\times cosθ}{1\times변압기 용량[kVA]\times cosθ+철손+1^2\times동손}\times100$[%]

#m부하(0<부하율<1) 시 효율 = $\frac{(부하율)^2\times 변압기 용량[kVA] \times cosθ}{(부하율)^2 \times 변압기 용량[kVA]\times cosθ+철손+(부하율)^2\times동손}\times100$[%]

#최대 효율 조건

      1) 전부하(부하율=1) 시 :철손=1x동손

      2) m부하(0<부하율<1) 시 : 철손 = $(부하율)^2\times동손$

#전손실 : 철손과 동손의 합

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전기기사
필기	실기
2018-3 2018-2 2018-1	2021-1, 2014-1 2017-3, 2002-2 2022-2, 2013-3 2016-2 2015-1 2008-3 2008-1

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> 변압기 1대의 용량이 100[kVA], 철손 120[W], 동손 200[W]일 때 변압기 2대를 이용하여 V결선한 경우 전부하시 효율은 얼마인지 계산하시오, 단 역률은 $\frac{\sqrt 3}{2}$

풀이, 정답 : 

전기기사 실기 2021-1 (2014-1)

일반적인 변압기의 손실 중에서 온도상승에 관계가 가장적은 요소는?

① 철손 ② 동손  ③와류손     ❹ 유전체손

 

출처: 전기기사 필기 전력공학 2018년 3회

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부하전류가 2배로 증가하면 변압기의 2차측 동손은 어떻게 되는가? 

 

정답 : 4배로 증가한다.
풀이 :
         손실 공식 $I^2R$ 

출처: 전기기사 필기 전기기기 2018년 2회

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150kVA의 변압기의 철손이 1kW, 전부하동손이 2.5kW이다. 역률 80%에 있어서의 최대효율은 약 몇 %인가?

 

정답 : 97.4

풀이 :

       최대 효율 조건 $m^2P_c=P_i$

       $m^2 \times 2.5 = 1$

      부하율 = $m=\sqrt{\frac{1}{2.5}}$ = 0.632
       변압기 최대효율 = $\frac{mVIcosθ}{mVIcosθ+P_i+m^2P_c} \times 100$
                   = $\frac{0.632 \times 150 \times 0.8}{0.632 \times 150 \times 0.8+ 1 +1} \times 100$

                   = 97.4

출처: 전기기사 필기 전기기기 2018년 1회

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출처: 전기기사 실기 2017-3, (2002-2)

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변압기 손실과 효율에 대하여 다음 각 물음에 답하시오.

 

(1) 변압기의 손실에 대하여 설명하시오.

     -무부하손: 

     -부하손: 

(2) 변압기 효율을 구하는 공식을 쓰시오

(3) 최고 효율 조건을 쓰시오.

 

[답안]

(1) -무부하손: 부하에 관계없이 발생하는 손실로 주로 철손이며 히스테리시스손과 와류손이 있다.

     -부하손: 부하를 인가하였을 때 생기는 손실로 대부분은 동손이다.

(2) $\frac{ 출력}{출력+ 철손 + 동손}$

(3) 철손 = 동손

출처: 전기기사 실기 2016-2회

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철손이 1.2[kW], 전부하 시의 동손이 2.4[kW]인 변압기가

하루 중 7시간 무부하 운전, 11시간 1/2운전, 그리고 나머지 전부하 운전할 때

하루의 총 손실은 얼마인지 계산하여라.

 

계산: 

     1) 철손량 $P_i = 1.2 \times 24 = 28.8[kWh]$

     2) 동손량 $P_c = (0\times7)+(\frac{1}{2})^2 \times 11  + 1^2 \times 2.4 \times (24-18) $=21[kWh]

     3) 총손실 = 28.8+21 = 49.8[kWh]

답: 49.8[kWh]

출처: 전기기사 실기 2015-1회

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변압기 1대의 용량이 100[kVA], 철손 120[W], 동손 200[W]일 때

변압기 2대를 이용하여 V결선한 경우

전부하시 효율은 얼마인지 계산하시오.

 

계산:

    η = $\frac{P}{P+(P_i+P_c)} \times 100$ 

 

       = $\frac{\sqrt{3} \times 100 \times \frac{\sqrt{3}}{2} \times 10^3}{(\sqrt{3} \times 100 \times \frac{\sqrt{3}}{2} \times 10^3) + (2 \times 120+2 \times 200)} \times 100$

 

       =99.58[%]

답 : 99.58[%]

출처: 전기기사 실기 2014-1회

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전압 3300[V], 전류 43.5[A], 저항 0.66[Ω], 무부하손 1000[W]인 변압기에서 다음 조건 일 때의 효율을 계산하시오.

(1) 전 부하 시 역률 100[%]와 80[%]인 경우

      1) 전 부하 시 역률 100[%] 

            효율 = $\frac{1\times3300\times43.5\times1}{1\times3300\times43.5\times1+1000+1^2\times43.5^2\times0.66}\times100$=98.46[%]

      2) 전 부하 시 역률 80[%]

                        효율 = $\frac{1\times3300\times43.5\times0.8}{1\times3300\times43.5\times0.8+1000+1^2\times43.5^2\times0.66}\times100$=98.08[%]

(2) 반 부하 시 역률 100[%]와 80[%]인 경우

       1) 반 부하 시 역률 100[%] 

            효율 = $\frac{0.5\times3300\times43.5\times1}{0.5\times3300\times43.5\times1+1000+1^2\times43.5^2\times0.66}\times100$=98.2[%]

      2) 반 부하 시 역률 80[%]

                        효율 = $\frac{0.5\times3300\times43.5\times0.8}{0.5\times3300\times43.5\times0.8+1000+1^2\times43.5^2\times0.66}\times100$=97.77[%]

출처: 전기기사 실기 2013-3회

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50,000[kVA]의 변압기가 있다. 이 변압기의 손실은 80[%] 부하율 일 때 53.4[kW]이고, 60[%] 부하율일 때 36.6[kW]이다. 다음 각 물음에 답하시오.

(1) 이 변압기의 40[%] 부하율 일 때의 손실을 구하시오.

⦁계산 : ⦁답 :

(2) 최고효율은 몇 [%]부하율 일 때인가 ?

출처: 전기기사 실기 2008-3

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20[kVA] 단상변압기가 있다. 역률이 1일 때 전부하 효율은 97[%]이고, 75[%] 부하에서 최고효율이 되었다. 전 부하시에 철손은 몇 [W]인가

 

출처: 전기기사 실기 2008-1

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출처: 전기기사 실기 2006-1

출처: 전기기사 실기 2003-3 (2002-3), 

출처: 전기기사 실기 2003-2 무부하 시험, 철손

출처: 전기기사 실기 2002-3 절연 내력 시험

출처: 전기기사 실기 2002-2 손실,효율

출처: 전기기사 실기 2001-3 단락 시험, 무부하 시험