해설 보기
정답최대자속은 1/2, 여자전류는 1/4로 감소합니다.
핵심 개념
변압기 유기기전력 식 E=4.44fNΦm과 여자전류
변압기 1차 유기기전력은 E₁=4.44fN₁Φm으로 주어집니다. 전원전압(V₁)과 주파수(f)가 일정하면 최대자속 Φm은 권선수 N₁에 반비례하므로, N₁을 2배로 하면 Φm은 1/2로 줄어듭니다. 여자전류는 자속을 만드는 기자력(F=N₁I₀=Rm·Φm)에서 나오는데, 철심이 포화되지 않으면 자기저항 Rm이 일정하므로 I₀=Rm·Φm/N₁이 됩니다. 즉 분자의 Φm이 1/2, 분모의 N₁이 2배가 되어 여자전류는 1/2×1/2=1/4로 감소합니다. 권선수 변화가 자속과 여자전류에 각각 몇 제곱으로 작용하는지를 구분하는 것이 이 문제의 핵심입니다.
선지별 해설
①여자전류를 1/2로 보았지만, I₀=Rm·Φm/N₁에서 자속이 1/2이고 권선수가 2배이므로 실제로는 1/4이 됩니다.
②Φm=V₁/(4.44fN₁)에서 최대자속은 1/2, I₀=Rm·Φm/N₁에서 여자전류는 1/4이 되므로 옳습니다.
③최대자속은 권선수에 반비례하므로 1/4이 아니라 1/2이며, 여자전류도 1/2이 아닌 1/4이므로 두 값 모두 틀렸습니다.
④여자전류 1/4은 맞지만 최대자속을 1/4로 본 것이 틀렸습니다. 자속은 권선수의 1제곱에만 반비례합니다.
해설 보기
정답누설변압기의 목적을 '전압을 일정하게'라고 서술한 것이 잘못이며, 실제 목적은 전류를 일정하게 유지하는 것입니다.
핵심 개념
변압기 결선·특수변압기의 용도 구분
변압기 문제는 결선별 특징과 특수변압기의 용도를 정확히 구분해야 풀립니다. Δ결선이 포함된 결선(Y-Δ, Δ-Y 등)은 제3고조파 여자전류가 Δ 회로 안을 순환하면서 외부로 나가지 않아 기전력 파형을 정현파로 유지해 줍니다. 3상 변압기 1대는 단상변압기 3대에 비해 철심 재료와 설치면적이 적게 들어 경제성·효율 면에서 유리합니다. 누설변압기는 누설자속을 일부러 크게 만들어 부하가 커지면 전압이 급격히 떨어지는 수하특성을 갖게 한 변압기로, 전기용접기나 네온관용처럼 전류를 일정하게 유지해야 하는 곳에 씁니다. 탭절환 변압기는 권수비를 바꿔 2차 전압 변동을 보상하는 전압조정용입니다.