누설 변압기

개요

누설 리액턴스 Leakage Reactance에 대한 기본 내용입니다. 누설 자속의 변화에 의해서 권선 중에서 주자속보다 90도 위상이 늦는 것으로 기전력을 유도하고 그 크기는 누설자 속에 비례합니다. 이 자속은 대부분이 공기 중에서 통하므로 전류에 비례하게 됩니다. 따라서 누설자 속에 의해서 생기는 기전력을  누설 리액턴스라 합니다.

내용

Leakage Reactance의 경우 실제 전압 변한 장치인 변압기에서의 누설리액턴스라는 개념을 이해하는 게 중요합니다. 변압기 트랜스 포머는 1차 측에서 들어가는 전압을 변성하여 2차로 보내는 전자 유도법칙을 이용하는 전압 변환 장치입니다. 트랜스에서는 1차 측과 2차 측이 있습니다. 즉 1차 측 전압을 2차 측으로 승압하거나 다운하는 역할을 합니다. 변압기에서 1차 측의 권선 된 코일에서 100% 용량이 2차 측으로 전달되면 좋지만 실제로는 그렇지 않습니다. 즉 1차 측의 용량이 2차 측으로 100% 유도되지 않는 것입니다. 이것은 변압기의 코일에서 발생하는 자속은 폐회로를 형성하게 되고 이렇게 자속이 코일 주변에서만 맴도는 자속들이 있으며 이러한 이유로 2차 측까지 자속의 영향을 주게 됩니다. 전자유도법칙에서 1차 측의 자속이 2차 측에 영향을 주어 변압시켜 주는 것인데 1차 측의 전압이 2차 측에 변압작용을 주지 못하는 자속을 누설자 속이라고 합니다. 이러한 누설 자속은 누설 리액턴스로 부하가 걸리는 변압기의 전압 강하로 이어져 일관된 출력 전압을 유지하지 못할 수 있습니다. 또한 변압기에서 발생하는 높은 누설 리액턴스는 단락 전류를 제한하게 되고 고장 시 변압기 보호에 영향을 주게 됩니다. 누설 자속은 변압기에서의  전력 손실의 원인 중에 하나입니다. 변압기에 누설 자속은 변압기의 전반적인 효율을 감소시킵니다. 1차 측과 2차 측에서의 자기장이 모두 권선 사이의 에너지 전달에 사용되는 것은 아니기 때문입니다 변압기에서 1차 측에서 누설되는 자속을 1차 누설이라고 하여 2차 측에서는 누설되는 자속은 2차 누설 자속이라고 합니다. 이 경우 누설자 속이 전류의 흐름을 방해하는 저항역할을 하게 되고 전류의 흐름을 방해하는 저항분을 리액턴스라고 합니다. 즉 변압기에서 발생하는 리액턴스이므로 '누설'이라는 앞머리를 붙여 누설리액턴스라고 합니다.

누설 리액턴스

기타

여기에서 누설 변압기 Leakage Transformer라는 것은 누설 리액턴스를 매우 크게 한 변압기입니다. 1차 측의 전원전압이 일정하고 부하 임피던스가 변동해도 거의 일정한 2차 전류가 흐르도록 한 변압 기을 누설 변압기 누설 트랜스 라고 합니다. 주로 사용장비는  네온관등을 사용하는 장소나  방전등, 아크 용접기, 전자레인지 등에 누설 변압기를 사용하는 경우가 많이 있습니다. 그리고 누설 인덕턴스 Leakage Inductance라는 것은 누설자 속에 의한 인덕턴스 누설 자속 Leakage Flux 은 1차와 2차 측 두 권선 간에 전자유도에 유효하게 작용하는 두 자속에 대하여, 한쪽 권선하고만 쇄교 하여 유효하게 작용하지 않는 자속을 누설자 속이라고 합니다. 또한 누설 전류 Leakage Current라는 것은 절연되어 있지만 누설되어 통해서 흐르는 전류를 말하며 정상상태에서는 매우 적게 흐르지만 변압기등 제품의 절연물에 붙은 먼지나 습기 등 때문에 표면을 통해서 흐르는 성분과 절연물 중에 존재하는 불순물이나 대기 중 이온 등 때문에 내부를 통해서 흐르는 성분을 말합니다. 누설 컨덕턴스 Leakage Conductance라는 것은 송전선로에서는 애자 표면등으로 누설 전류에 대한 것으로 그 값은 작으나 기타 코로나 등이 발생한 경우 이런 영향을 등가적으로 누설 컨덕턴스라는 용어도 있으나 여기서는 기본적인 개념으로만 설명합니다.