변류기(Current Transformer, CT)는 교류 전류를 측정하거나 보호 목적으로 사용하는 기기입니다. 변압기와 유사한 원리로 작동하며, 교류 전류를 더 작은 전류로 변환해 계측 장치나 보호 장치로 전송하는 역할을 합니다.
1. 변류기의 작동 원리
기본 구조
1차 권선(Primary Winding): 1차 권선은 주 전력 회로에 연결됩니다. 1차 권선은 일반적으로 전력 시스템에서 흐르는 큰 전류를 다룹니다.
2차 권선(Secondary Winding): 2차 권선은 변류기의 측정 또는 보호 장치에 연결됩니다. 2차 권선은 보통 작은 전류(일반적으로 1A 또는 5A)로 변환된 전류를 출력합니다.
작동 원리
변류기의 작동 원리는 전자기 유도 법칙에 기반을 둡니다. 변류기는 변압기와 비슷하게 전자기 유도 원리를 사용하여 1차 권선에 흐르는 큰 전류를 2차 권선에서 더 작은 전류로 변환합니다.
1차 전류는 전력 회로에서 직접 공급되며, 이 전류는 변류기의 철심을 통해 자속을 생성합니다.
이 자속은 2차 권선을 자극하여 유도 전류를 생성합니다. 이때 2차 전류는 1차 전류와 비례하며, 전류의 비율은 변류기의 권선비에 따라 결정됩니다.
변류기의 주요 목적은 전력 시스템에서 직접 측정하기 어려운 큰 전류를 적절한 비율로 축소하여 계측기나 보호 장치에 제공하는 것입니다.
2. 변류기의 부담(Burden)
부담의 정의
변류기의 **부담(Burden)**은 변류기에 연결된 계측 장치나 보호 장치가 변류기에 가하는 부하를 의미합니다. 이는 변류기의 2차 회로에서 나타나는 임피던스(저항성, 유도성, 또는 이 두 가지를 합친 성분)입니다. 부담은 전압(V)과 전류(I)의 곱으로 측정되며, 단위는 **볼트암페어(VA)**입니다. 변류기의 부담은 변류기의 성능과 정확도에 중요한 영향을 미칩니다.
부담의 특성
변류기에는 정격 부담(Rated Burden)이 정의되어 있습니다. 이는 변류기가 설계된 2차 측에 연결된 장비의 최대 임피던스를 의미합니다. 정격 부담을 초과할 경우, 변류기의 정확도가 떨어질 수 있습니다.
부담이 커질수록 변류기의 2차 회로에 더 많은 전압 강하가 발생하게 되고, 변류기의 정확도에 영향을 미치게 됩니다. 이는 특히 보호용 변류기에서 중요한데, 과도한 부담은 보호 계전기의 오작동을 유발할 수 있습니다
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3. 변류기의 적용
변류기는 다양한 응용 분야에서 사용되며, 주요 목적에 따라 크게 두 가지로 구분할 수 있습니다:
계측용 변류기(Metering CT) 계측 및 모니터링 용도로 사용됩니다. 전력량계, 전류계, 전압계 등과 같은 계측기기에 연결되어 전력 시스템에서 흐르는 전류를 측정합니다. 이 변류기는 정확도가 중요하며, 전력량을 측정할 때 특히 요구됩니다.
보호용 변류기(Protection CT) 보호 장치와 함께 사용되어 과전류, 단락 등의 고장 상태에서 전력 시스템을 보호하는 역할을 합니다. 보호 계전기와 연결되어 과전류나 단락 상태에서 회로 차단기 등을 동작시켜 시스템을 보호합니다. 보호용 변류기는 고장 전류를 감지하는 것이 목적이기 때문에, 고장 상태에서도 정확한 전류를 전달해야 하므로 비선형적 동작 조건에서도 신뢰성 있게 작동하는 것이 중요합니다.
4.변류기의 기타 적용 분야
전력 분배 시스템: 변류기는 발전소, 변전소, 공장 등의 전력 분배 시스템에서 전류를 측정하거나 보호하기 위해 널리 사용됩니다.
차단기 제어: 변류기는 차단기와 결합하여 고장 상태에서 차단기를 동작시켜 시스템을 보호합니다.
에너지 관리 시스템: 변류기는 스마트 그리드나 에너지 관리 시스템에서 전류를 실시간으로 모니터링하여 시스템의 효율성을 높이는 데 기여합니다.
변류기는 전자기 유도 법칙을 통해 고전류를 저전류로 변환하여 계측기나 보호 장치에 전송하는 역할을 합니다. 부담(Burden)은 변류기 2차 회로에 연결된 장비에 의해 가해지는 부하로, 변류기의 성능과 정확도에 영향을 미칩니다. 변류기는 정격 부담 내에서 작동해야 합니다. 변류기는 주로 계측과 보호 목적으로 사용되며, 전력 시스템에서 전류를 측정하거나 보호 장치와 연계해 고장 시 시스템을 보호하는 데 활용됩니다. 이로써 변류기의 작동 원리, 부담, 그리고 다양한 적용 분야에 대해 설명을 마칩니다.