변압기의 전압강하율과 전압변동률에 대해서 설명해보세요.

[전압강하율]

전압강하는 송전단전압 와 수전단 전압의 대수적 차(-)로 표시되며 이 값은 교류 송전선로에 있어서는 선로의 임피던스, 어드미턴스, 부하의 크기 및 역률에 따라서 변한다. 이 전압강하와 수전단전압의 백분율을 전압강하율이라고 한다.

[전압변동률]

발전기, 변압기 등의 부하로 인한 단자전압의 변화의 정도를 나타내는 것이다.

발전기의 경우에서는 속도(주파수), 단자전압, 부하 전류, 역률이 정격 값일 때의 계자회로의 저항값을 그대로 유지하고 무부하로 했을 때의 정격 전압에 대한 단자 전압의 변동비를 뜻한다.

변압기인 경우에 2차 측의 전압, 전류, 그리고 주파수 및 역률을 정격값으로 유지했을 때 그 1차 측 단자 전압을 바꾸는 일 없이 변압기를 무부하로 한 경우의 2차 전압의 변동의 비를 이른다. 이것은 백분율로 나타낸다. 처음 저항 R_1하나에만 전원을 연결했을 때, 저항 R_1에 걸리는 전압V_1은 전체 전압과 같이 V이지만, 다른 저항 R_2를 연결 했을 경우 V_2만큼 전압이 강하되어 걸리게 된다. 그리고 전체 전압(V)은 각각에 걸리는 전압(V_1, V_2)의 합이 된다. [그림 저항에 의한 전압강하]를 계산해보면 직렬연결 저항의 경우 전류가 같으므로 옴의 법칙에 의해 V = IR_1 + IR_2 = I(R_1 + R_2)로부터 전류를 구하고, 다시 옴의 법칙을 사용하면 저항R_2에 의해 강하된 전압 V_2 = IR_2을 구할 수 있다.

식에서 보듯이 전압 강하용으로 사용된 저항의 크기가 클수록 전압 강하는 커진다. 그리고 두 개의 저항이 있는 회로에서 R_2에 의한 전압강하비율은 다음과 같다.

\text{전압강하비율} = V_2/V = IR_2/[I(R_1+R_2)] = R_2/(R_1+R_2)

따라서 전압강하용 저항 R_2가 R_1에 비해 아주 작을 경우 전압강하는 무시할 수 있으나,

R_1에 근접하거나 클 경우 전압강하는 심각해진다.

(정리)

전압변동률은 수전단에서 사용하는 전압의 변동률을 나타낸 것이고 구하는 공식은
\text{전압변동률} = (\text{수전단 무부하전압} - \text{수전단 전압})/\text{수전단전압}

이다.

전압강하율은 송전단과 수전단의 전압강하의 비를 나타낸 것으로 구하는 공식은
\text{전압강하율} = (\text{송전단전압} - \text{수전단전압})/\text{수전단전압}

이다.