단상 및 삼상 변압기의 병렬 작동

변압기 병렬 연결의 필요성 및 조건

전력 시스템 네트워크에서 변압기는 전압 레벨을 올리거나 내리는 데 사용됩니다. 변압기의 정격은 부하 수요에 따라 선택됩니다. 그러나 부하 수요는 나날이 증가합니다. 따라서 추가 부하 수요를 충족시키기 위해 기존 변압기를 고용량 변압기로 변경하거나 기존 변압기에 연결된 추가 변압기를 추가할 수 있습니다.

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부하 수요를 충족하는 경제적인 방법은 두 번째 변압기를 기존 변압기와 병렬로 연결하는 것입니다.

변압기의 병렬 작동 필요

변압기의 병렬 연산이 필요한 이유는 다음과 같습니다.

기존 변압기에 더 많은 정격의 부하를 공급하려면 기존 변압기와 병렬로 두 번째 변압기를 연결해야 합니다.
유지보수 시 소비자에게 공급의 연속성을 유지하기 위해 두 번째 변압기가 사용됩니다. 시스템의 신뢰성을 높입니다.
변압기 1개에 장애가 발생하거나 어떠한 이유로 작동하지 않는 경우 두 번째 변압기를 사용하여 전원을 공급하고 전원의 침입을 방지합니다.

변압기의 병렬 작동 조건

변압기의 성공적인 병렬 작동을 위해서는 다음 조건이 충족되어야 합니다.

두 변압기의 1차 권선은 공급 시스템 전압 및 주파수에 적합하게 설계되었습니다.
두 변압기는 동일한 극성으로 연결됩니다. 극성이 일치하지 않으면 단락될 가능성이 있습니다. 따라서 두 변압기를 병렬로 연결할 때 두 변압기의 극성이 일치해야 합니다.
두 변압기의 권선비(변압비)는 동일해야 합니다. 이는 1차 권선과 2차 권선의 정격 전압이 동일해야 함을 의미합니다. 권선비가 같지 않으면 변압기의 병렬 운전이 가능합니다. 그러나 무부하 상태에서는 어느 정도의 순환 전류가 흐를 것입니다. 그리고 그것은 불균등한 로딩 조건을 만들 것입니다.
순환 전류를 방지하려면 X/R 비율이 동일해야 합니다. 이는 임피던스 삼각형이 두 변압기 모두에 대해 동일해야 함을 의미합니다. X/R 비율이 동일하지 않은 경우 두 변압기는 서로 다른 역률에서 작동합니다.
두 변압기의 KVA 정격이 다른 경우 등가 임피던스는 개별 kVA 정격에 반비례합니다(순환 전류는 무시됨).

단상 변압기의 병렬 작동

아래 그림과 같이 2개의 단상 변압기를 병렬로 연결할 수 있습니다.

그림과 같이 두 변압기의 1차 권선은 공급 모선에 연결되고 두 변압기의 2차 권선은 부하 모선에 연결됩니다. 이러한 방식으로 두 개 이상의 변압기를 병렬로 연결하고 변압기 정격을 초과할 수 있습니다.

트랜스포머를 병렬로 연결할 때, 트랜스포머의 극성이 일치해야 합니다. 그렇지 않으면 합선되어 변압기가 손상될 수 있습니다.

이상적인 조건

이상적인 조건에서 두 변압기의 전압 비율과 권선비가 동일한 것으로 간주합니다. 따라서 두 변압기의 임피던스 삼각형은 모양과 크기가 동일합니다. 이 상태의 페이저 다이어그램은 아래 그림과 같습니다.

어디서,

E =각 변압기의 무부하 2차 전압
V₂ =2차(부하) 단자 전압
V₁ =1차(공급) 단자 전압
나는_A =변압기-1에 의해 공급되는 전류
나는_B =변압기-2에 의해 공급되는 전류
I =총 현재

페이저 다이어그램에서 볼 수 있듯이 총 부하 전류(I)는 V₂보다 낮습니다. φ의 각도로. 그리고 현재 I_A 그리고 나_B 개별 변압기의 전체 전류(I)와 위상이 같습니다.

그리고 개별 현재(I_A 그리고 나_B ) 각 변압기에 대해;

마찬가지로 현재 I_B 다음과 같이 파생됩니다.

동일한 전압 비율

변압기의 전압 비율이 같다고 가정해 보겠습니다. 따라서 두 변압기의 무부하 전압은 동일합니다(E_A =E_B =마). 이 상태에서는 두 변압기 사이에 전류가 흐르지 않습니다. 이 조건의 등가 회로는 아래 그림과 같습니다.

어디서,

E_A , E_B =무부하 전압
Z_A , Z_B =임피던스
나는_A , 나_B =각 변압기의 2차 전류
V₂ =단자 전압
I =총 현재

여기서 두 변압기의 임피던스는 병렬로 연결됩니다. 따라서 총 임피던스 Z_AB 이다;

이 조건의 벡터 다이어그램은 아래 그림과 같습니다.

여기, 현재 I_A 그리고 나_B 단계에 있지 않습니다. 따라서 부하에 공급되는 총 전류는 I_A의 페이저 합계입니다. 그리고 나_B . 그리고 총 전류(I)는 벡터 다이어그램과 같습니다. 여기서 우리는 각 변압기의 무부하 전압이 동일하고 벡터 다이어그램에서 동위상임을 고려했습니다.

마찬가지로

Q_A를 가정해 보겠습니다. 및 Q_B 각 변압기가 소비하는 전력입니다.

Q_A =V₂ 나_A 및 Q_B =V₂ 나_B

두 변압기가 소비하는 총 전력은 Q입니다.

Q =V₂ 나는

지금,

마찬가지로

따라서 Q_A 및 Q_B 위의 벡터 방정식에서 크기와 동위상을 얻습니다.

균등 전압 비율

변압비가 두 변압기 모두에 대해 동일하지 않은 경우 무부하 2차 전압은 동일하지 않습니다. 이 조건에서 무부하 조건에서 변압기 사이에 일정량의 전류가 흐릅니다. 이 전류를 순환 전류 IC라고 합니다.

이 조건의 벡터 다이어그램은 아래 그림과 같습니다.

두 변압기의 무부하 EMF는 이 조건에서 동일하지 않습니다. 따라서

E_A =나_A Z_A + I Z_L

E_B =나_B Z_B + I Z_L

어디서,

Z_L =부하 임피던스

나 =나_A + 나_B 및 V₂ =I Z_L

그래서

E_A =나_A Z_A + (나는_A + 나_B ) Z_L

E_B =나_B Z_B + (나는_A + 나_B ) Z_L

위 방정식 빼기;

E_A – E_B =나_A Z_A – 나_B Z_B

(E_A – E_B ) + 나_B Z_B =나_A Z_A

I_A 값을 입력하세요. E_B 방정식에서;

마찬가지로

이제 총 전류(I) 값을 단자 전압 V₂ 방정식에 입력합니다.;

변압기 임피던스(Z_A 및 Z_B )는 항상 부하 임피던스 Z_L보다 작습니다. . 따라서 방정식을 쉽게 만들기 위해 Z_A를 무시합니다. Z_B Z_L과 비교하여 (Z_A +Z_B ).

3상 변압기의 병렬 작동

3상 변압기에서도 두 개 이상의 변압기를 병렬로 연결하여 부하 용량을 늘릴 수 있습니다. 3상 변압기의 병렬 운전에 필요한 조건은 단상 변압기와 동일합니다. 또한 따라야 할 몇 가지 조건이 있습니다.

두 변압기의 위상 시퀀스는 동일하며 위상 시퀀스 표시기에 의해 확인됩니다.
1차 권선과 2차 권선 사이의 위상 변위는 동일해야 합니다.
변압기 뱅크에 사용되는 3개의 변압기는 모두 동일한 유형의 변압기(코어 또는 셸)여야 합니다.
전압비를 계산할 때 라인 전압을 고려하십시오. 그리고 전압 비율을 동일하게 유지하십시오.

1차 및 2차 단자 전압 사이에 전압 비율이 있어야 합니다. 이 전압 비율이 위상당 권수 비율과 같지 않음을 보여줍니다. 예를 들어 V₁인 경우 및 V₂ 각각 1차 및 2차 단자 전압이면 스타/델타 연결(Y-Δ)의 권선비는 다음과 같습니다.

3상 변압기의 병렬 동작 회로도는 아래 그림과 같습니다.

두 변압기(T1 및 T2)의 1차 및 2차 권선은 위 그림과 같이 연결됩니다. 여기에서 2차 권선의 b 및 c 단자는 유연하게 유지되고 테스트 목적으로 전압계와 연결됩니다. 두 전압계가 모두 0으로 표시되면 극성이 올바른 것입니다. 전압계가 위상 전압의 두 배를 표시하면 극성이 잘못된 것입니다.