변압기에서 주파수가 낮아지면 철심의 자속밀도가 증가하는 이유는 무엇인가요?

Question

변압기를 정격 주파수보다 낮은 주파수에서 운전하면서 전압을 그대로 유지하면 철심이 과열될 수 있다고 합니다. 전압은 같은데 주파수만 낮아졌을 뿐인데 철심의 자속밀도가 증가하고 과여자 상태가 될 수 있는 이유가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

변압기의 철심 자속은 대략 전압과 주파수의 비율인 V/f에 의해 결정됩니다. 같은 전압을 유지하면서 주파수가 낮아지면 V/f가 증가하고 철심에 형성되는 자속이 커집니다. 자속밀도가 지나치게 높아지면 철심이 포화에 가까워지고 여자전류가 급격하게 증가하면서 철손과 권선 발열이 커질 수 있습니다. 그래서 변압기나 전동기를 주파수 변경 조건에서 운전할 때는 정격 전압과 주파수의 관계를 함께 고려해야 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

주파수가 낮아지면은 한 주기 동안 자속이 만들어지는 시간이 늘어나게 됩니다. 전압은 자속의 변화 속도에 비례합니다. 그리고 주파수가 낮아지면은 전압을 유지하기 위해서 자속이 더 크게 변해야 하기 때문이죠. 그래서 공급 전압이 그대로라면 철심을 통과하는 자속의 양이 훨씬 많아집니다.

그리고 자속의 양이 늘어나게 되면은 철심의 자속 밀도도 자연스럽게 상승합니다. 왜냐하면 철심이 견딜 수 있는 한계를 넘어서 자속이 몰리면은 포화 현상이 일어나고 열이 발생하기 때문이죠. 그래서 주파수를 낮출 때는 과열을 막기 위해서 전압도 같이 내려주셔야 되는겁니다.

Answer 3

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

전압은 그대로인데 주파수가 낮아지면 전기가 철심을 자화시키는 시간이 길어져 내부 자속밀도가 급격히 올라갑니다 이로 인해 철심이 수용할 수 있는 자석의 힘을 넘어서며 과열되고 고장이 날 수 있습니다