3상 트랜스포머 회로: 설계, 배선 및 실용적 응용

3상 전력은 현대 전기 그리드의 근간이며, 전압을 승압 또는 강압하는 트랜스포머도 마찬가지로 중요합니다. 단상 트랜스포머를 여러 개 묶어 두 3상 시스템을 연결할 수 있지만, 전용 3상 트랜스포머는 더 효율적인 솔루션을 제공합니다. 더 적은 자재, 더 적은 공간, 모듈러 스택보다 가벼운 무게를 가집니다.

3상 트랜스포머 권선과 연결

일반적인 3상 트랜스포머는 공유 철심의 각 다리에 감긴 세 개의 독립적인 1차-2차 권선 쌍으로 구성됩니다. 결과는 공통 코어를 공유하는 세 개의 단상 트랜스포머와 본질적으로 같습니다.

3상 트랜스포머 코어 – 세 세트 권선

1차와 2차 세트는 델타(Δ) 또는 와이(Y) 구성으로 연결될 수 있습니다. 네 가지 가능한 조합은:

• Y – Y
• Y – Δ
• Δ – Y
• Δ – Δ

Y 또는 Δ 선택은 응용에 따라 다릅니다. Y 연결은 다중 전압 옵션(선-중성)을 제공하고 중성 도체를 가능하게 합니다. Δ 연결은 단일 권선 개방 시에도 다른 두 개가 완전 선전압을 유지하므로 더 높은 내고장성을 제공합니다.

올바른 권선 위상 배선(닷으로 표시된 극성)은 필수적입니다. Δ와 Y의 위상 관계는 아래에 나와 있습니다.

Y: 중심점은 모든 '+' 또는 모든 '−' 극 연결. Δ: 권선 극성은 상보적(+ to −)이어야 함

"Y-Y" 트랜스포머 위상 배선

1차와 2차 권선 모두 Y로 배선되면, 닷이 표시된 각 권선 끝이 해당 상(A, B, C)에 연결되고, 닷이 없는 끝들이 각 Y의 중심을 형성합니다. 이 구성은 양쪽에서 중성 도체(N1, N2)를 지원합니다.

"Y-Δ" 트랜스포머 위상 배선

Y-Δ 트랜스포머에서 1차 측은 Y 연결로 유지되고, 2차 측은 Δ 루프를 형성합니다. 한 권선의 닷 쪽이 다음 권선의 비닷 쪽에 연결되어 세 권선이 체인으로 연결됩니다.

"Δ-Y" 트랜스포머 위상 배선

Δ-Y 트랜스포머는 중성선이 없는 소스에서 선-중성 전압이 필요한 2차 시스템에 공급합니다. Δ 1차가 Y 연결 2차에 공급합니다.

"Δ-Δ" 트랜스포머 위상 배선

2차 측에서 중성선이 필요하지 않으면 Δ-Δ 구성이 내재적 신뢰성 때문에 선호됩니다.

"V" 또는 "개방-Δ" 트랜스포머 위상 배선

일부 설계자는 두 개의 트랜스포머만 사용하는 V 또는 개방-Δ 배치를 선택하여 2상 전력을 공급합니다. 각 트랜스포머는 전체 부하를 감당하도록 오버사이징되어 크기, 무게, 비용을 절감합니다. 그러나 완전 Δ-Δ 시스템의 내고장성은 상실됩니다.

실제 사례

워싱턴 주 그랜드 쿨리 수력 발전소에는 3개씩 그룹화된 승압 트랜스포머 뱅크가 있습니다. 녹색 유닛은 2차 측에서 Y 구성으로 배선되어 있으며, 트랜스포머당 단일 고전압 절연체가 있는 것으로 보아 중성점 연결이 있음을 알 수 있습니다.

이 트랜포머들은 발전기 출력을 송전 전압으로 승압하여 그리드 전반에 신뢰성 있는 전력 공급을 보장하는 데 필수적입니다.

관련 워크시트:

• 델타와 와이 3상 회로 워크시트