변압기의 무부하 전류가 정격전류보다 훨씬 작은 이유는 무엇인가요?

Question

변압기 명판에 정격전류가 크게 표시되어 있는데 실제로 부하를 연결하지 않은 상태에서 1차측 전류를 측정하면 정격전류보다 훨씬 작은 전류만 흐르는 것을 볼 수 있습니다. 전압은 정격전압이 그대로 인가되고 있는데도 전류가 작은 이유가 궁금합니다. 무부하 상태에서 변압기가 소비하는 전류는 어떤 역할을 하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

2차 측이 열려 있으면은 1차 권선 코일에 높은 리액턴스가 전류를 강하게 맞기 때문이죠. 왜냐하면 부하가 없을 때는 변압기가 단지 전기를 막아서는 거대한 코일처럼 동작합니다. 거기다가 2차측으로 빠져나가는 전력 소비가 전혀 없어서 전류를 끌어 올 필요가 없죠.

그리고 이때 흐르는 극소량의 전류는 철심의 자기장을 만들고 내부 손실을 메꾸는 용도입니다. 왜냐하면은 자석을 일으키는 자화 전류와 철심 손실을 메우는 철손 전류로만 쓰이기 때문입니다. 그리고 2차 측의 부하가 걸려서 자기장이 상쇄되어야 비로소 1차 측의 전류가 정격 크기만큼 치솟게 되는 겁니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

변압기의 무부하 전류가 정격전류보다 훨씬 작은 이유는 부하에 전력을 공급할 필요가 없기 때문이죠. 변압기 1차측에 정격전압을 인가하면 철심에 자속을 만들기 위한 전류는 계속 흐르게 됩니다. 이 전류를 여자전류 또는 무부하전류라고 하죠. 무부하 상태에서는 2차측에 연결된 부하가 없기 때문에 실제로 전달해야 할 유효전력이 거의 없습니다. 따라서 1차측에서는 주로 철심에 자기장을 만드는데 필요한 작은 전류만 흐르게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

변압기의 무부하 전류가 정격전류보다 훨씬 작은 이유는 부하가 없을때는 2차측으로 전달 할 실제 전력이 거의 필요하지 않기 때문입니다.

부하가 연결되지 않은 상태에서도 1차측에는 소량의 전류가 흐르는데, 이 전류는 주로 철심에 자속을 만들기 위한 여자전류(자화전류)와 철손을 보충하기 위한 전류입니다. 그래서 전압은 정격전압이 그대로 걸려 있어도, 큰 부하전류가 흐를 필요는 없습니다.

정격전류는 변압기가 정격부하를 공급할 때 흐를 수 있는 기준 전류입니다. 반면 무부하에서는 2차측 전류가 거의 0이므로 1차측도 부하전류 성분이 거의 없고, 여자에 필요한 작은 전류만 남게 됩니다.

무부하 전류에는 철심 자화를 위한 무효전류 성분과 히스테리시스손·와전류손 같은 철손을 보충하는 유효전류 성분이 포함됩니다. 그래서 변압기는 부하가 없어도 완전히 전력을 소비하지 않는 것은 아니며 일정한 무부하손실이 발생합니다.

현장에서는 무부하 전류가 평소보다 크게 증가하거나 상별 편차가 크다면 과전압, 철심 이상, 권선 이상, 결선 문제 등을 확인할 필요가 있습니다.

즉, 무부하 상태에서는 철심을 자화하고 철손을 보충할 정도의 전류만 필요하기 때문에 정격전류보다 훨씬 작은 전류가 흐른다고 이해하면 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

변압기 안에는 자기를 매우 잘 통하게 하는 철심이 있어, 적은 전기로도 1차 코일에 반대 방향으로 밀어내는 전압(역기전력)이 발생해 들어오는 전원 전압을 대부분 막아주기 때문입니다 이때 흐르는 아주 작은 무부하 전류는 변압기 철심에 전기 에너지를 전달할 자기장을 만들어주는 역할과 철심 자체에서 발생하는 열손실을 메우는 대기 전력 역할을 합니다

Answer 5

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

변압기의 무부하 전류는 주로 철심에 자속을 만들기 위한 여자전류와 철손을 공급하기 위한 전류로 구성됩니다. 부하가 연결되지 않았기 때문에 2차측으로 전달해야 하는 부하전류가 없으므로 정격전류보다 훨씬 작은 전류만 1차측에서 흐릅니다. 하지만 변압기가 전압을 인가받고 있는 동안에는 철심에 자속을 유지해야 하므로 무부하 상태에서도 일정한 전류와 전력이 소비됩니다. 부하가 연결되면 부하전류에 해당하는 성분이 추가됩니다.