5.10 계기용 변성기

전압계, 전류계, 전력계 등의 측정범위를 확대하기 위해서 적당한 배율기나 분류기를 사용하면 되지만, 교류 회로에서는 변압기의 전압비나 전류비를 적당히 이용할 수 있습니다. 특히, 교류의 고압 회로에서는 계기나 계기 취급자를 고전압으로부터 보호하기 위하여 절연이 용이한 변압기를 교류 고압 회로와 계기 사이에 넣어 줍니다. 이러한 목적에 사용되는 변압기를 계기용 변성기라고 부르고 전압 측정에 사용되는 것을 계기용 변압기(PT), 전류 측정에 사용하는 것을 변류기(CT)라고 합니다.

변류기

그림 5.17의 (a)는 변류기의 결선을 보여주고 있습니다. 1 차 권선을 측정 하고자하는 회로에 직렬로 접속하고 2 차 권선에 전류계 또는 전력계를 부착시킵니다. 사용할 때 주의해야 할 사항은 운전 중에는 절대로 2 차 측 (전류계가 부착된 회로)을 개방해서는 안됩니다. 2 차 측이 개방되면 대단히 큰 1 차 전류의 대부분이 무부하전류(여자전류)가되어 2 차 측에 매우 큰 유도 기전력을 발생시켜 변류기를 소손시키게 되므로, 개방하려면 반드시 2 차 측을 단락한 다음 전류계를 제거해야 합니다.

상황 설명

전류 연속의 법칙: 전류 연속의 법칙은 폐회로에서 전류가 꾸준히 흐른다는 원리입니다. 이는 변류기의 작동에서도 마찬가지로 적용됩니다. 변류기는 1차와 2차 권선 간에 전류의 변환을 통해 작동합니다. 변류기의 정상 작동: 변류기에서 1차 측의 전류는 2차 측으로 변환되어 측정 장치(예: 전류계)로 흐릅니다. 이때, 1차 측과 2차 측 간의 전류 비율은 변류기의 턴비(turn ratio)에 따라 결정됩니다. 2차 측 개방 상황: 변류기의 2차 측이 개방되면, 이 폐회로가 끊어지게 됩니다. 전류 연속의 법칙에 따라, 1차 측에서 흐르던 전류는 여전히 어딘가로 흐르려고 합니다. 하지만 2차 측이 개방되어 있기 때문에, 이 전류는 더 이상 측정 장치로 흐를 수 없습니다. 무부하 전류(여자 전류)의 증가: 결과적으로, 1차 측의 전류는 변류기 자체 내에서 여자 전류로 변환됩니다. 여자 전류는 변류기의 자기 회로를 여자(흥분)시키기 위해 필요한 전류입니다. 2차 측이 개방되면, 이 여자 전류가 과도하게 증가하여 변류기 내에서 매우 높은 유도 전압을 발생시킬 수 있습니다. 위험성: 이 높은 유도 전압은 변류기의 절연체를 손상시킬 수 있으며, 과부하나 과열을 일으켜 장비의 손상이나 안전 문제를 초래할 수 있습니다. 결론적으로, 변류기의 2차 측이 개방되면, 전류 연속의 법칙에 따라 흐르던 1차 측 전류는 무부하 전류로 전환되며, 이로 인해 발생하는 고유도 전압은 변류기에 심각한 손상을 줄 수 있습니다.

그림 5.13 변류기와 변성기

(a) 변류기 사용법

(b) 변성기 사용법

전압 변성기

그림 5.17 의 (b)는 전압 변성기의 결선을 보여주고 있습니다. 전압 변성기는 아주 정확한 강압변압기로 2 차 회로에 표준 전압계 및 전력계를 연결하여 사용하거나 릴레이와 같은 제어용 기기 들을 연결하여 사용합니다. 전압변성기는 전력량이 아주 작다는 점을 제외하고는 일반 전력용 변압기와 다른 점이 없습니다.