변압기 권선
변압기 권선은 변압기의 회로 부품으로 전자기 에너지 변환의 핵심 부품입니다. 이는 특정 패턴에 따라 감겨진 절연 전선(보통 구리 또는 알루미늄)으로 만들어지며 전자기 유도 원리를 통해 에너지를 전달합니다.
1. 주요 기능
- 자기장 생성: 1차 권선에 교류 전류가 공급되면 교류 자기장이 생성됩니다.
- 기전력 유도: 이 교류 자기장은 2차 권선을 통과하여 2차 권선에 기전력(전압)을 유도합니다.
- 전압 변경: 1차 권선과 2차 권선의 권선비를 조정하여 전압을 높이거나 낮출 수 있습니다.
2. 권선의 종류(전압레벨과 상대위치에 따라 분류)
- 고-전압 권선: 더 높은 전압을 견딜 수 있는 권선. 일반적으로 전선 단면적은 더 작지만(전류가 상대적으로 작기 때문에) 높은 절연이 필요합니다.
- 저-전압 권선: 더 낮은 전압을 견딜 수 있는 권선. 일반적으로 전선 단면적이 더 크고(전류가 상대적으로 크기 때문에) 절연 요구 사항이 상대적으로 낮습니다.
구조적으로 코어 배열에 따라 주로 두 가지 유형으로 나뉩니다.
(1) 동심 권선:
- 구조: 고{0}}전압 권선과 저전압 권선-은 서로 다른 직경의 원통형 모양으로 감겨 있으며 중심 부분에 동심원 형태로 배치됩니다.
- 일반적인 배열: 절연을 용이하게 하기 위해 저압 권선은 일반적으로 내부(코어에 더 가깝게)에 배치되고 고전압 권선은 외부에 배치됩니다-. 이는 저-전압 권선과 코어(접지) 사이의 절연이 다루기 더 쉽기 때문입니다.
- 용도: 대부분의 전력 변압기(특히 용량이 큰 변압기)는 이 구조를 사용합니다. 제조 공정이 비교적 간단하고 구조가 견고합니다.
(2) 인터리브 권선:
- 구조: 고{0}}전압 권선과 저전압 권선-이 모두 디스크 모양으로 만들어지고 코어 다리의 높이를 따라 교대로 쌓입니다.
- 장점: 권선 사이의 누설 자속 감소, 높은 기계적 강도, 강한 단락 저항-.
- 용도: 큰 전자기력을 견뎌야 하는 전기로 변압기 및 용접 변압기와 같은 특수 변압기에 주로 사용됩니다.
3. 권선의 주요 요구사항
전기적 성능: 장기간의 작동 전압과 일시적인 과전압(예: 낙뢰)을 견뎌야 합니다.-
기계적 성능: 구조는 단락 중에 발생하는 막대한 전자기력을 변형 없이 견딜 수 있을 만큼 강해야 합니다.
열 성능: 장기 부하 시 온도 상승이 한도를 초과하지 않도록 -방열 성능이 좋아야 합니다.
공정 성능: 와인딩 공정은 간단하고 경제적이며 신뢰할 수 있어야 합니다.
변압기 절연
권선의 서로 다른 부분을 서로 격리하고 접지된 부분(예: 코어 및 오일 탱크)에서 권선을 분리하는 재료 시스템입니다. 변압기의 비-회로 부분이지만 변압기의 안전과 수명을 결정합니다.
1. 주요 기능
- 전위 절연: 전위가 다른 전도성 부품(고압 및 저전압 권선, 코어 권선 등)을 안정적으로 분리하여 단락을 방지합니다.
- 열 방출 채널: 절연 재료(예: 변압기 오일)는 종종 냉각 매체 역할을 하여 권선과 코어에서 생성된 열을 전달합니다.
- 기계적 지지대: 절연 재료(예: 절연 보드)도 권선을 고정하고 지지하는 데 도움이 됩니다.
2. 절연체 분류(위치 및 기능별)
변압기 절연 시스템은 일반적으로 두 가지 주요 범주로 나뉩니다.
- 내부 단열재: 변압기 오일 탱크 내부에 위치하며 외부 공기와 직접 접촉하지 않습니다.
- 주 절연: 권선과 접지 부품(예: 코어 및 오일 탱크) 사이, 서로 다른 전압 수준의 권선 사이(예: 고-전압 권선과 저전압 권선 사이)를 의미합니다-. 이는 변압기 절연 시스템의 핵심이며 변압기의 전압 레벨을 결정합니다.
- 세로 방향 단열: 권선 사이(회전-대-단열재), 권선 층 사이(층-대-층 단열재), 권선 섹션 사이(섹션-대-단열재)와 같은 동일한 권선 내의 단열재를 의미합니다.
- 외부절연(External Insulation) : 변압기 외부의 공기에 노출된 절연부를 말하며, 주로 부싱 상부(오일탱크 외부)의 절연부를 말합니다. 절연 강도는 주로 공기 상태와 연면 거리에 따라 달라집니다.
3. 주요 단열재
변압기(특히 오일-침수 변압기)의 절연은 복합 시스템입니다. 일반적인 자료는 다음과 같습니다:
(1) 액체 단열재:
- 미네랄 변압기 오일: 가장 일반적으로 사용됩니다. 기능에는 절연(공기보다 유전 강도가 훨씬 높음), 열 발산(대류를 통해 열 제거), 보호(산소를 격리하고 재료 노화 지연)가 포함됩니다.
- 합성 또는 천연 에스테르 절연유: 실리콘 오일이나 식물성 절연유와 같이 내화성이 요구되는 장소에서 일반적으로 사용됩니다.
(2) 고체 절연 재료:
- 절연지, 절연판 : 회전절연, 층간절연, 권선간 분리막, 절연통 등에 사용됩니다. 기름-종이 복합 절연 시스템은 가장 고전적이고 신뢰할 수 있는 변압기 절연 유형입니다.
- 에폭시 수지: 건식-형 변압기에 널리 사용되며 주조를 통해 견고한 전체 절연체를 형성합니다.
- NOMEX® 종이: 내열성이 높은 고성능 방향족 폴리아미드 종이로 건식-형 또는 특수 변압기에 일반적으로 사용됩니다.
개요
변압기 권선은 전자기 에너지 변환을 달성하기 위한 '회로 채널'인 반면, 변압기 절연은 서로 다른 전위를 가진 구성 요소를 안전하게 분리하는 '보호 시스템'입니다. 절연체는 권선의 '장갑' 역할을 하여 정상적인 작동을 위한 안전을 제공하고 단락 사고를 방지합니다.- 이 둘은 서로를 보완하며 함께 변압기의 성능, 전압 레벨 및 작동 신뢰성을 결정합니다.
