Chapter-Ⅶ 변압기 1

1 변압기의 원리 2

1.1 패러데이의 실험 2

1.2 패러데이의 법칙 3

1.3 변압기의 동작원리 7

2 변압기의 해석 12

2.1 변압기의 등가회로 12

2.2 등가회로의 통합 15

2.3 누설 리액턴스의 개념 19

2.4 전압 변동률의 개념 24

2.5 전압 변동률과 %Z의 관계 31

2.6 손실과 효율 39

2.6.1 히스테리시스 손실 39

2.6.2 맴돌이 전류 손실 45

2.6.3 철손과 공급전압과의 관계 47

2.6.4 효율 49

2.7 개방시험과 단락시험 54

2.7.1 개방시험 54

2.7.2 단락시험 56

3 변압기의 운전과 결선 62

3.1 변압기의 구조와 극성 62

3.1.1 내철형과 외철형 62

3.1.2 유입식 변압기 65

3.1.3 건식 변압기 71

3.1.4 극성과 단자표시 72

3.1.5 변압기의 명판 75

3.2 변압기의 3상 결선 75

3.2.1 델타-와이 결선 76

3.2.2 결선표기방식의 이해 78

3.2.3 3상변압기의 극성시험 80

3.2.4 변압기의 V결선 83

3.2.5 Scott 결선(T결선) 85

3.2.6 단권 변압기 88

3.3 변압기의 병렬운전 92

3.3.1 병렬운전 변압기의 부하분담 93

3.3.2 변압기 병렬운전에 요구되는 조건 98

4 변압기의 실무 101

4.1 변압기의 여자전류 101

4.2 변압기의 돌입전류 104

4.3 변압기의 저압측 가압 106

4.4 변압기 절연유의 용존 가스 분석방법 108

4.4.1 변압기 절연유 내부의 가스형성 109

4.4.2 고장의 분석 111

4.4.3 가스종류에 따른 고장식별 112

4.4.4 가스분석 진단도구 113

4.4.5 가스분석 진단도구 선정 113

4.4.6 Key Gas 법 115

4.4.7 Doernenburg Ratio 법 116

4.4.8 Rogers Ratio 법 117

4.4.9 Duval Triangle 법 119

4.4.10 진단방법 요약(Summary) 121

4.4.11 결론 122

Chapter-Ⅷ 유도전동기 123

1 유도전동기의 개요 124

1.1 유도전동기의 원리 124

1.2 기자력 보존법칙의 이해 125

1.3 아라고 원판 128

1.3 유도전동기의 회전 원리 130

1.3.1 모터의 권선과 회전자계 131

1.3.2 회전자계의 크기 141

1.3.3 회전자계의 수식적인 검토 143

2 유도전동기의 기본개념 이해 148

2.1 유도전동기의 구조적인 개념 148

2.2 유도 기전력의 이해 151

2.3 유도전동기의 권선방법 이해 156

2.3.1 집중권과 분포권 (Concentrated & Distributed Winding) 156

2.3.2 전절권과 단절권 (Full & Short Pitch Winding) 157

2.3.3 권선방법과 유도 기전력의 관계 159

3 유도전동기의 특성 이해 167

3.1 슬립(Slip)의 개념 167

3.2 고정자 및 회전자 전류에 의한 회전자속의 관계 이해 168

3.3 유도전동기의 등가회로 이해 170

3.4 기동전류의 이해 174

3.5 입력과 출력에 대한 이해 176

3.6 역학적인 개념들의 이해 179

3.6.1 관성 모멘트(Moment of Inertia) 179

3.6.2 회전체가 가진 운동에너지 185

3.7 속도-토크 특성곡선의 이해 186

3.8.1 부하와 역률의 관계 191

3.8 NEMA의 속도-토크 특성이해 192

3.8.1 NEMA의 Type별 속도-토크특성 193

4.8.2 NEMA의 각 Type별 특성 194

3.9 권선형 유도전동기의 개념이해 197

3.9.1 권선형 유도전동기의 구조 197

3.9.2 비례 추이와 속도-토크 특성곡선 198

4 모터 명판의 이해 200

4.1 명판에 포함되는 내용 (정보) 201

4.2 각 명판정보들의 물리적인 개념 202

4.2.1 정격 전압(Rated Voltage) 202

4.2.2 정격 전류(Rated Current) 203

4.2.3 정격 출력(Rated Output; kW or HP] 203

4.2.4 절연 계급(Insulation Class) 203

4.2.5 온도 상승(Temperature Rise) 204

4.2.6 기동 계급(kVA Code, NEC: NFPA-70) 206

4.2.7 외함 보호 등급(Enclosure) 208

4.2.8 모터에 적용되는 외함 구조 211

4.2.9 방폭 지역 구분(Area Classification) 215

4.2.10 회전기의 크기(Frame Size) 215

4.2.11 Service Factor (S.F) 217

4.2.12 일련번호 (Serial No.) 218

5 유도전동기의 기동방법 219

5.1 직입 기동 219

5.2 단권 변압기 기동 220

5.3 와이-델타 기동 221

5.4 직렬 임피던스 기동 221

5.5 정지형 기동(Soft Start) 222

6 모터의 과부하 및 전류의 Hunting 223

6.1 모터 과부하의 원인 224

6.1.1 기계적인 원인 224

6.1.2 전기적인 원인 225

6.2 과부하(과전류)에 따른 현상 225

6.2.1 기계적인 과부하 225

6.2.2 기계적인 과부하와 모터의 운전특성 228

6.2.3 전기적인 과부하 231

6.2.4 과부하의 점검 및 조치사항 233

6.3 모터 전류의 Hunting 234

6.3.1 유도 전동기의 경우 234

6.3.2 동기 전동기의 경우 236

7 모터의 리드선 표기방식 및 결선방법 238

7.1 Wye-Delta 기동방식의 결선방법 238

7.2 속도 컨트롤을 위한 결선방식 240

7.2.1 일정 토크부하(NEMA 기준) 241

7.2.2 가변 토크부하(NEMA 기준) 242

7.2.3 일정 출력부하(NEMA 기준) 243

7.2.4 2-Speed 모터의 Sequence Control 244

7.2.5 일정 토크 부하(IEC 기준) 245

7.2.6 가변 토크부하(IEC 기준) 246

Chapter-Ⅸ 발전기 248

1 발전기의 원리 및 구조 249

1.1 패러데이의 발전기 249

1.2 운동도체의 유도 기전력 251

1.3 발전기의 유도 기전력 255

1.4 발전기의 구조 257

1.5 원통극과 요철극 262

1.6 원동기의 종류 264

2 동기발전기의 특성 268

2.1 동기발전기의 회전속도 268

2.2 전기자 반작용 269

2.2.1 전기자 반작용의 발생원리 269

2.2.2 부하전류의 위상과 반작용 272

2.3 발전기의 출력 274

2.3.1 발전기의 출력식 유도 275

2.3.2 발전기의 단독운전 282

2.3.2 무한모선에 접속된 발전기의 출력특성 283

2.2.3 위상특성곡선(V-곡선) 286

2.4 발전기의 정격 289

2.4.1 발전기의 용량(출력)곡선 289

2.4.2 정태안정 한계곡선 298

2.4.3 낮은 여자에 의한 한계 305

2.5 발전기 정수의 측정 306

2.5.1 전기자 저항측정 307

2.5.2 개방시험과 단락시험 308

2.5.3 동기임피던스와 단락비 312

2.5.4 단락비와 발전기의 특성 316

2.6 발전기의 전압 변동률 318

2.6.1 기전력법(EMF method) 320

2.6.2 기자력법(MMF method) 325

2.6.3 Zero Power Factor법(ZPF법) 329

3 발전기의 병렬운전 333

3.1 병렬운전 발전기간의 전력흐름 333

3.2 발전기의 속도변동률 336

3.3 부하변화에 따른 주파수변화 특성 340

3.4 병렬운전 발전기의 부하분담 342

4 발전기의 Troubleshooting 352

4.1 발전기의 고장유형 352

4.2 고장유형별 현상 및 원인 353

4.2.1 이 물질에 의한 손상 353

상무님, [2025-08-20 오후 1:49]

4.2.2 고정자 권선의 진동 353

4.2.3 회전자 권선의 변형 354

4.2.4 발전기의 과열 354

4.2.5 이물질(foreign material)에 의한 오염 355

4.2.6 단조강의 균열 355

4.2.7 냉각수 배관의 누출 356

4.2.8 회전자의 진동 356

4.2.9 고정자 쐐기의 풀림 357

4.2.10 고정자 철심의 손상 357

Chapter-Ⅹ 고장계산 359

Ⅰ 대칭분법의 이해 360

1 대칭분법의 물리적인 개념 361

1.1 3상회로의 성질 361

2 대칭분법의 개념유도 365

2.1 접지고장이 없는 불평형 회로 365

2.2 접지고장을 포함한 불평형 회로 365

2.3 Phasor 오퍼레이터(a)의 이해 368

2.4 3상 전류 및 전압의 대칭성분으로 분해 371

2.4.1 페이서 오퍼레이터 “a”를 이용한 분해 371

2.4.2 접지고장이 없는 불평형 회로의 대칭성분 374

2.4.3 접지고장을 포함한 불평형 회로 379

2.4.4 3상 불평형 전압의 경우 379

2.4.5 실제 계통에의 적용 379

Ⅱ 발전기 기본식의 이해 382

1 발전기 기본식의 배경 382

2 발전기 기본식의 유도 383

2.1 3상 불평형 전류 및 전압의 대칭성분 분해 383

2.2 발전기 기본식의 조건 385

2.3 발전기의 기본식 386

2.4 발전기 기본식에 내포된 물리적 개념 389

2.4.1 V0=-Z0I0의 물리적 의미 389

2.4.2 V1=EA-Z1I1의 물리적 의미 390

2.4.3 V2=-Z2I2의 물리적 의미 391

2.5 고장전류의 계산에 발전기 기본식의 활용 392

Ⅲ 발전기 단자의 고장계산 393

1 고장전류 계산의 개념 393

2 고장계산 방법 395

2.1 1선 지락고장(Single Phase Ground Fault) 396

2.2 2선 지락고장(Double Phase Ground Fault) 399

2.3 상간 단락고장(Phase to Phase Shorted Fault) 402

2.4 3상 단락고장(Three Phase Shorted Fault) 406

3 고장 계산방법 종합 408

3.1 고장계산의 목적 408

3.2 고장계산의 방법과 절차 409

3.3 대칭성분전류의 분포 410

Ⅳ 실제 전력계통의 고장계산 414

1 전력계통의 구성과 고장계산 414

1.1 고장전류의 분포개념 415

1.2 대칭성분 회로 416

1.2.1 영상성분 임피던스 회로 416

1.2.2 정상성분 임피던스 회로 421

1.2.3 역상성분 임피던스 회로 422

1.3 전력계통 각 소자의 대칭성분임피던스 423

1.3.1 발전기의 대칭성분임피던스 423

1.3.2 변압기 및 선로의 대칭성분임피던스 424

1.3.3 실제 전력계통 고장계산 예제 425

2 단락고장 계산 428

2.1 고장의 종류와 특성 428

2.1.1 1선 지락고장(Single Line-to-Ground Short Circuit) 428

2.1.2 2선 지락고장(Double Line-to-Ground Short Circuit) 428

2.1.3 선간 단락고장(Line-to-Line Short Circuit) 428

2.1.4 3상 단락고장(Three-Phase short Circuit) 429

2.2 전력계통의 해석기법과 활용 429

2.2.1 전력조류계산(Load Flow Analysis) 429

2.2.2 단락전류 계산(Short Circuit Analysis) 430

2.2.3 안정도 해석(Stability Analysis) 430

2.2.4 모터의 기동특성 분석(Motor Stating Analysis) 430

2.2.5 고조파 분석(Harmonic Analysis) 431

2.2.6 스위칭 과도현상 분석(Switching transient Analysis) 431

2.3 3상 단락전류의 계산 431

2.3.1 전력계통의 구성 432

2.3.2 임피던스 Map의 작성 435

2.3.3 고장전류의 계산 436

2.3.4 단락전류의 실용적인 계산방법 441

2.4 단락전류 계산과정 이해 446

2.4.1 Step1: 기준용량 및 기준전압 선정 447

2.4.2 Step2: 임피던스의 환산 447

2.4.3 Step3: 대칭 단락전류(Isym) 계산 448

2.4.4 Step4: 비대칭 단락전류 계산 448