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3상 3선식 3,000[V], 200[kVA] 배전선로 전압을 3,100[V]로 올리기 위해 단상변압기 3대를 그림처럼 접속하였다. (변압기 손실 무시)

(1) 승압에 필요한 변압기 2차전압[V]을 구하시오.

(2) 변압기(자기) 용량[kVA]을 구하시오.
문제이미지
해설
(1) e2=4V22−V1212−V12=4×3,1002−3,000212−3,0002=66.31 [V]e_2=\sqrt{\dfrac{4V_2^2-V_1^2}{12}}-\dfrac{V_1}{2}=\sqrt{\dfrac{4\times3{,}100^2-3{,}000^2}{12}}-\dfrac{3{,}000}{2}=66.31\,[\mathrm{V}]
답 : 2차전압 66.31 [V] (1차전압 3,000 [V])

(2) 자기용량 =부하용량×3e23 V2=200×3×66.313×3,100=7.41 [kVA]=\text{부하용량}\times\dfrac{3e_2}{\sqrt{3}\,V_2}=200\times\dfrac{3\times66.31}{\sqrt{3}\times3{,}100}=7.41\,[\mathrm{kVA}]
답 : 7.41 [kVA]


[해설]

그림처럼 각 변압기의 1차는 선간에, 2차는 선로에 직렬로 넣어 승압분만큼만 전압을 더하는 승압기 결선이다. 그래서 2차전압은 3,100[V] 전체가 아니라 직렬로 더해지는 승압분 e2e_2다.

승압 전후 선간전압의 벡터 관계에서 2차전압을 구한다.
e2=4V22−V1212−V12e_2=\sqrt{\dfrac{4V_2^2-V_1^2}{12}}-\dfrac{V_1}{2}
=4×3,1002−3,000212−3,0002=\sqrt{\dfrac{4\times3{,}100^2-3{,}000^2}{12}}-\dfrac{3{,}000}{2}
=66.31 [V]=66.31\,[\mathrm{V}]

자기용량은 부하용량에 승압분 비율을 곱한 값이다.
자기용량=부하용량×3e23 V2\text{자기용량}=\text{부하용량}\times\dfrac{3e_2}{\sqrt{3}\,V_2}
=200×3×66.313×3,100=200\times\dfrac{3\times66.31}{\sqrt{3}\times3{,}100}
=7.41 [kVA]=7.41\,[\mathrm{kVA}]

혼동 주의: 자기용량 7.41[kVA]는 변압기 자체가 부담하는 용량이다. 부하용량 200[kVA]와 헷갈리지 않도록, 승압분이 작을수록 자기용량 ≪ 부하용량이 된다고 기억한다.

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