전기기사 실기에서 변압기 철손과 동손은 무엇이며 왜 구분하나요?

Question

변압기를 공부하다 보면 철손과 동손이라는 개념이 나오는데 둘 다 손실이라는 점은 알겠지만 차이가 정확히 무엇인지 헷갈립니다. 철손은 무부하 상태에서도 발생한다고 하고, 동손은 부하에 따라 변한다고 하는데 왜 그런지 궁금합니다. 특히 히스테리시스 손과 와류손이 철손에 포함된다고 하는데 각각 어떤 원리로 발생하는지도 알고 싶습니다. 변압기 효율을 계산할 때 철손과 동손을 구분하는 이유와 실제 설비에서는 어떤 손실이 더 중요한지도 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 철손은 변압기에 전압만 인가되어도 발생하는 손실이고, 동손은 전류가 흐를 때 권선에서 발생하는 손실입니다. 철손은 변압기 철심에서 발생하는 손실로, 전압이 인가되면 자속이 변화하면서 생깁니다. 이때 히스테리시스 손은 자속이 증가했다 감소하는 과정에서 철심 내부 자화 방향이 바뀌면서 발생하는 에너지 손실이고, 와류손은 철심 내부에 유도된 전류가 저항에 의해 열로 변하면서 발생합니다. 철손은 전압과 주파수에 의존하기 때문에 무부하 상태에서도 계속 발생합니다. 반면 동손은 권선 저항에 의해 발생하는 손실로, 전류의 제곱에 비례합니다. 즉 부하가 커질수록 동손은 크게 증가합니다. 변압기 효율을 계산할 때 철손과 동손을 구분하는 이유는 각각 발생 조건이 다르기 때문입니다. 철손은 일정하게 발생하고, 동손은 부하에 따라 변하므로 효율이 최대가 되는 부하 조건이 존재합니다. 일반적으로 철손과 동손이 같아지는 지점에서 효율이 최대가 됩니다. 실제 설비에서는 변압기의 운전 형태에 따라 중요도가 달라집니다. 장시간 무부하나 경부하 운전이 많다면 철손 비중이 커지고, 부하가 큰 경우에는 동손이 더 중요해집니다. 그래서 변압기 설계 시 철심 재질과 권선 굵기, 냉각 방식 등을 함께 고려합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

변압기 손실은 전압만 걸리면 생기는 고정된 철손과 부하 전류에 따라 변하는 가변적인 동손으로 나뉘어요. 그리고, 철심의 자속 변화로 인한 히스테리시스손과 와류손이 철손의 핵심이에요. 두 손실이 같을 때 효율이 최대가 되죠. 그래서 이를 구분해서 관리하는 게 설비 운영에서 정말 중요합니다. 무부하 시에도 발생하는 철손과 달리 동손은 우리가 쓰는 부하량에 비례해서 커지니 실질적인 에너지 관리에 꼭 필요한 개념이죠.