방글라데시의 한 섬유 제조업체가 일본의 최첨단 기계를 도입했을 때, 이 기계는 명목상 200볼트, 3상에서 작동하도록 설계되었습니다. 그러나 공장의 지역 공급은 남아시아의 표준인 400볼트, 3상이었습니다. 일반적인 강하 변압기는 공장 공급을 400볼트에서 200볼트로 수정했을 것이며, 공장 공급이 불안정하고 전압이 최대 370볼트로 떨어지는 피크 기간 동안 200볼트 기계에 문제를 일으켰습니다. 간단한 강하 변압기로는 이 문제를 해결할 수 없다는 것이 분명했습니다. 대신 필요한 것은 탭이 있는 보조 변압기였습니다. 이러한 변압기는 기본 전압의 일정 비율을 추가하거나 빼는 수단을 제공하여 전압 강하를 보상하기 위해 매개변수를 변경합니다. 보조 변압기는 들어오는 전압의 추가 10%를 제공하도록 설정되어, 공급의 변동과 관계없이 직조 기계에 안정적인 200-220볼트를 제공합니다. 저전압 및 과열 문제는 사라졌고, 공장은 정상적인 성능으로 돌아갔습니다.
요약: 보조 변압기는 +5%에서 -20%의 허용 범위 내에서 전압 공급을 수정하는 데 사용되며, 수정된 전력 부분만 처리합니다. 따라서 동일한 부하 kVA의 표준 변압기와 비교할 때 훨씬 작고 저렴합니다. 국제 시장에 가장 적합한 솔루션은 전압 보정을 위한 사전 구성된 표준 강하-보조 변압기 유닛, 산업 및 비표준 응용을 위한 맞춤형 변압기, 공급 불안정성의 경우 자동 스위처가 있는 통합 전압 조절 장비입니다.
보조 변압기의 기능 — 그리고 표준 강하 변압기 또는 승압 변압기와의 차이점
전압을 높이거나 낮추는 것과 관계없이, 거의 모든 변압기는 1차 권선, 2차 권선 및 자기 코어로 구성됩니다. 1차 권선과 2차 권선의 차이는 전기적으로 연결되어 있지 않다는 점이며, 2차 권선의 전압은 1차 전압의 특정 고정 비율로 정의되며, 이는 권선 비율에 의해 결정됩니다. 1차 전압이 변하면 2차 전압도 자동으로 변합니다. 변압기가 입력 전압을 조절할 것이라고 기대하는 것은 의미가 없습니다: 변압기는 입력 전압의 변동을 출력으로 전달하는 것 외에는 아무것도 하지 않습니다. 그러나 부스터 변압기의 작동 원리는 다릅니다. 이러한 변압기는 2차 전압이 1차 전압에 더해지거나 빼지도록 연결되어 있어, 특정 값만큼 입력 전압과 다른 출력 전압을 달성합니다. 게다가, 부스터 변압기는 모든 부하 전기를 한 전압에서 다른 전압으로 변환하는 데 사용되지 않습니다: 그 용도는 전압 간의 약간의 불일치를 조정하는 데 제한됩니다. 예를 들어, 부스터 변압기는 입력 208볼트를 출력 240볼트로 변환하거나 480볼트를 416볼트로 변환하거나, 입력이 370볼트일 때 출력 400볼트를 유지하는 등의 작업을 수행할 수 있습니다. 부스터 변압기의 주요 경제적 이점은 모든 부하를 처리할 수 있는 변압기를 구매할 필요가 없다는 것입니다. 대신 부스터 변압기는 필요한 전압과 실제 공급 전압 간의 차이를 처리할 수 있는 능력만 필요합니다.
부스터 변압기의 표준 연결 방식은 자가 변압기로, 단일 코일이 입력과 출력을 모두 담당합니다. 이 코일에는 출력 전압이 코일의 끝과 탭 사이에서 취해지는 탭이 있습니다. 자가 변압기는 다른 절연 변압기에 비해 구리, 코어용 강철 및 절연재가 적게 필요하므로 구조적으로 매우 효율적입니다. 그러나 입력과 출력 간의 갈바닉 절연을 제공하지 않으며, 공통 도체를 통해 연결되어 있어 입력에서 발생하는 결함이 출력에서 관찰됩니다. 그러나 이는 많은 산업 응용 분야에서는 문제가 되지 않을 수 있습니다. 왜냐하면 장비에 이미 회로 차단기가 장착되어 있고, 절연이 안전이나 기능적인 문제로 고려되지 않기 때문입니다. 구매자는 이 제한 사항을 인지하고 동의해야 합니다. 응용 분야에서 갈바닉 절연이 필요한 경우(예: 병원, 실험실 또는 출력이 접지에 대해 떠 있는 상태가 필요한 회로) 구매자는 절연 권선이 있는 별도로 설계된 부스터 변압기를 요청해야 합니다.
자가 변압기 외에도 2권선 변압기를 사용할 수 있습니다. 이 변형은 위에서 언급한 것과 동일한 장점을 제공하지만 완전히 격리된 권선을 가지고 있습니다. 격리된 부스터 변압기는 전압을 수정하는 동일한 능력을 가지고 있으며(입력 전압에서 일정 비율을 더하거나 빼는 방식으로) 동시에 갈바닉 절연을 보장합니다. 격리된 설계는 의료 진단 장비, 접지 노이즈에 민감한 실험실 기기, 출력의 부유 조건이 필요한 회로에서 사용하기 위해 설계되었습니다. 그러나 격리된 부스터 변압기는 단점도 있습니다 — 크기, 무게 및 비용. 따라서 동일한 kVA 등급의 자가 변압기보다 약 50-80% 더 크고 무겁기 때문에 구매자는 더 많은 비용을 지불해야 합니다. 갈바닉 절연이 필요한 구매자는 격리 변압기를 구매할 경우 이러한 트레이드오프를 인식해야 하며, 분리가 필요하지 않은 구매자는 다른 솔루션을 찾아야 합니다.
변압기 유형과 그 특정 응용 프로그램의 전체 범위에 대한 소개는 제품 카탈로그를 참조하십시오. 수비안 전기, 여기에는 부스터 변압기, 절연 변압기, 배전 변압기 및 글로벌 시장을 위한 특수 전력 변압기가 포함됩니다.
부스터 변압기가 사용되는 곳: 가장 일반적인 글로벌 응용 프로그램
아래 표는 가장 일반적인 절연 변압기의 응용 분야를 요약합니다. 부스터 변압기 다양한 산업 및 지역에서 변압기가 수정하는 전압 불일치와 지정된 일반적인 구성.
| 응용 | 전압 불일치 | 일반적인 부스터 구성 |
|---|---|---|
| 북미 208 V에서 240 V 변환 | 상업 건물 또는 경량 산업 시설은 유틸리티에서 208 V 3상 전원을 공급받지만, HVAC 장비, 압축기 또는 기계 도구는 240 V를 필요로 합니다. 32볼트의 차이는 표준 변압기로 수정할 수 없으며, 이는 고전적인 부스터 응용 프로그램입니다. | 3상, 208 V에서 240 V, 자가 변압기 연결. 이 특정 전압 조합에 대해 0.5 kVA에서 15 kVA까지의 등급으로 모든 주요 북미 전기 제조업체에서 표준 사전 구성된 벅-부스트 변압기를 사용할 수 있습니다. |
| 긴 농촌 배전 피더에서의 선단 전압 보정 | 긴 배전 피더의 끝에 있는 고객은 특히 피크 부하 기간 동안 명목값보다 낮은 전압을 받습니다. 유틸리티는 전압을 명목 수준으로 높이기 위해 전주나 패드에 부스터 변압기를 설치합니다. | 단상, 전주에 장착되거나 패드에 장착된, 오일로 채워진, 자동 탭 체인저가 있는 변압기. 변압기는 고정 비율로 전압을 증가시키며, 탭 체인저는 들어오는 전압이 변할 때 비율을 조정합니다. |
| 외국 전압에 맞게 설계된 산업 장비 | 400볼트 국가(유럽, 아시아, 아프리카 대부분)의 공장이 480볼트(북미)용으로 설계된 기계를 수입하거나, 480볼트 국가의 공장이 400볼트용으로 설계된 기계를 수입합니다. 전압 불일치는 일반적으로 10–20%로, 부스터 변압기의 범위 내에 있습니다. | 삼상, 400 V에서 480 V(또는 480 V에서 400 V), 자동 변압기 연결, 기계의 정격 전류와 전압 상승 비율에 맞게 크기가 조정됩니다. 변압기는 일반적으로 기계의 제어 패널이나 기계 옆의 별도 인클로저에 설치됩니다. |
| 민감한 장비를 위한 변동 공급 안정화 | 데이터 센터, 실험실 또는 의료 시설에는 ±5% 이상의 전압 변동을 견딜 수 없는 장비가 있지만, 지역 공급은 ±10% 이상 변동합니다. 자동 탭 체인저가 있는 부스터 변압기 또는 통합 전압 조정 패키지가 변동을 수정합니다. | 삼상, 자동 탭 체인저, 전압 감지 릴레이 및 제어 시스템이 있는 변압기. 변압기는 입력 전압을 모니터링하고 출력 전압을 요구되는 허용 오차 내에서 유지하기 위해 상승 비율을 조정합니다. 이것은 프리미엄 부스터 솔루션이며, 고정 비율 장치보다 비쌉니다. 그러나 장비에 필요한 전압 안정성을 제공합니다. |
부스터 변압기를 올바르게 크기 조정하는 방법
부스터 변압기의 크기를 결정하는 것은 일반적인 절연 변압기의 크기를 결정하는 것과 다릅니다. 전자는 전체 부하가 아닌 상승되는 부분의 동등성만 작동하기 때문입니다. 변압기의 크기를 조정하는 과정은 다음과 같습니다. 부하 전류를 추정하는 것부터 시작합니다. 이는 해당 부하가 끌어당기는 최대 전류량을 의미합니다. 준비 상태에서 장비가 특정량만큼 전류를 끌어당길 것이므로, 해당 정보는 장비에서 얻거나 장비의 kVA 또는 와트 수를 통해 간단한 계산을 통해 도출할 수 있습니다. 다음으로, 상승량이 얼마인지 이해해야 합니다. 즉, 할당한 출력 값을 달성하기 위해 얼마나 더 많은 전압이 필요한지입니다. 예를 들어, 입력에서 208 V를 받고 출력에서 240 V의 전압을 기대한다면, 32 V의 상승 값이 필요합니다. 입력이 변경되면, 가능한 가장 낮은 값을 고려하여 계산해야 합니다.
이러한 변수를 결정한 후, 다음 공식을 사용하여 부스터 변압기의 kVA를 계산할 수 있습니다: 부스터 kVA = (암페어 단위의 전류 × 전압 상승 단위의 전압 × √3 (삼상))/1,000. 삼상 50 암페어 부하와 32 V의 상승 값을 가진 경우, 변압기의 최종 kVA는 kVA = (50 × 32 × 1.732)/1,000 = 2.77 kVA가 됩니다.
그런 다음, 일반적으로 귀하의 kVA 등급보다 높은 다음 사용 가능한 kVA 등급을 확인해야 합니다. 이 경우, 찾을 수 있는 가장 작은 변압기는 3 kVA 등급을 가질 것입니다. 따라서 2.77 대신 20.8 kVA를 선택하는 실수를 한 고객은 불필요하게 더 많은 비용을 지불하게 됩니다. 특정 전압 및 부하 조합에 대한 계산에 대한 도움을 받으려면, 제조업체에서 발행한 응용 프로그램 가이드가 이튼 가장 큰 슈나이더 일렉트릭 상세한 크기 조정 표와 예제를 제공하며, 기술 지원 팀이 수비안 전기 특정 응용 프로그램에 적합한 부스터 변압기를 선택하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
귀하의 특정 요구에 가장 적합한 부스터 변압기 선택하기
특정 프로젝트에 가장 적합한 부스터 변압기를 결정할 때, 필요한 크기 계산 외에도 많은 다른 요소들이 작용합니다. 인클로저의 유형과 환경 등급은 위치와 일치해야 합니다: NEMA 1 인클로저는 건조한 실내 전기실에 적합하며; NEMA 3R 인클로저는 야외 작업에 사용해야 합니다; NEMA 4X 스테인리스 스틸 인클로저는 식품, 유제품 또는 제약 공장의 세척 구역에 필요합니다; NEMA 7 또는 NEMA 9는 인화성 가스, 증기 및 먼지가 존재할 수 있는 위험(분류된) 장소에 대한 사양입니다. 권선의 재료 — 구리 또는 알루미늄 — 는 변압기의 크기, 효율성 및 가격을 결정합니다. 구리 권선은 전도성 측면에서 더 우수하여 더 작고 에너지 효율적인 변압기로 이어지지만, 구리는 알루미늄보다 비쌉니다. 알루미늄 권선을 가진 변압기는 구리 권선을 가진 변압기보다 저렴하고 가볍지만, 크기와 에너지 손실이 더 큽니다. 장치가 정상적으로 부하될 때, 구리가 제공하는 에너지 절약이 가격을 초과하지만, 주기적으로 사용되는 변압기의 경우 알루미늄을 사용하는 것이 합리적입니다. 주파수는 정확하게 지정해야 합니다: 60 Hz용으로 제작된 변압기는 동일한 전압에서 50 Hz로 사용하면 과열됩니다, 왜냐하면 포화 방지를 위해 더 큰 코어가 필요하기 때문입니다. 50 Hz 변압기는 60 Hz 주파수에서 과열 없이 사용할 수 있지만, 손실이 약간 증가합니다. 마지막으로, 관련 표준(IEC 60076, IEEE C57.12.01, CSA C9 또는 지역 국가 표준)을 결정해야 하며, 이는 제조업체가 제공해야 하는 제어 절차 및 문서를 규정합니다. 따라서 인증되지 않은 변압기는 성능 사양에 관계없이 거부됩니다.
전 세계의 공급업체와 거래하는 글로벌 구매자에게는 전기 사양을 얻는 것보다 인증되고 테스트된 장비를 확보하는 것이 훨씬 더 중요합니다. 존경받는 제조업체는 각 변압기에 대한 정기 테스트 보고서 문서를 제공해야 합니다. 맞춤 설계된 변압기 또는 대량 제품 구매의 경우, 독립 실험실의 유형 테스트 인증, 코어 및 권선 재료에 대한 보증 보고서, 제조 검사 보고서가 필요합니다. 모든 것을 갖추지 않은 변압기를 구매한 구매자는 위험에 처하게 됩니다.
자주 묻는 질문
부스터 변압기와 승압 변압기의 차이는 무엇인가요?
스텝업 변압기는 특정 비율 또는 수준에서 전압을 높이며, 예를 들어, 전압을 240 V에서 480 V로 올려 적절한 출력 전압 수준으로 조정할 수 있습니다. 부스터 변압기는 5%에서 20% 사이의 낮은 비율로 전압 수준을 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다. 이는 전체 부하가 아닌 부스트된 부하 에너지만 처리하도록 설계되었습니다. 부스터형 변압기는 일반적으로 스텝업 변압기보다 크기, 무게 및 가격이 적습니다.
부스터 변압기를 역으로 사용하여 전압을 줄일 수 있습니까?
예. 부스터 변압기는 전압을 증가시키는 대신 감소시키거나 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 동일한 탭을 가진 변압기도 1차에서 2차 전압을 부스트하거나 줄이는 다른 방식으로 적용될 수 있습니다. 설치자가 애플리케이션에서 사용할 연결을 선택할 수 있는 배선도에 다양한 연결이 표시됩니다.
부스터 변압기는 전기적 격리를 제공합니까?
단일 권선으로 1차 및 2차 역할을 하는 자가 변압기로 구성된 부스터 변압기는 입력과 출력 간의 전기적 격리를 제공하지 않습니다. 애플리케이션에서 격리가 필요할 경우, 격리(2권선) 설계의 부스터 변압기를 지정해야 하며, 자가 변압기 연결은 사용해서는 안 됩니다. 구매자는 변압기를 주문하기 전에 격리 요구 사항을 확인해야 합니다.
맞춤형 부스터 변압기의 일반적인 리드 타임은 얼마입니까?
맞춤 설계된 변압기(입력 및 출력 전압 값, kVA 등급 또는 환경 사양에 대한 특정 요구 사항에 따라 제작된 변압기)는 제조 도면이 승인된 후 일반적으로 8주에서 14주 사이의 리드 타임으로 제조됩니다. 반면, 재고가 있거나 대형 전기 회사에서 1주에서 3주 사이의 리드 타임으로 제공되는 표준 변압기는 208 V 또는 240 V와 같은 일반 전압 한계를 위해 설계된 변압기입니다.
참고 문헌
- Eaton — 버크-부스트 변압기 애플리케이션 가이드. 표준 및 맞춤형 부스터 변압기의 제조업체로, 가장 일반적인 전압 조합에 대한 상세한 크기 표, 배선도 및 애플리케이션 지침을 제공합니다.
- Schneider Electric — 전압 보정 변압기. 자가 변압기 연결, 크기 산정 방법론 및 설치 요구 사항을 포함한 기술 문서를 갖춘 글로벌 시장을 위한 부스터 및 버크-부스트 변압기의 제조업체입니다.
- IEEE C57.12.01 — 건식 배전 및 전력 변압기에 대한 일반 요구 사항 표준. 부스터 및 버크-부스트 유닛을 포함한 드라이 타입 변압기의 설계, 테스트 및 성능 요구 사항을 정의하는 IEEE 표준입니다.
- IEC 60076 — 전력 변압기. 유럽, 아시아, 아프리카 및 중동 전역에서 채택된 전력 및 배전 변압기의 설계, 테스트 및 성능 요구 사항을 정의하는 국제 표준 시리즈입니다.
글로벌 고객을 위한 최고의 부스터 변압기는 부하 전류와 부스트 전압에 적절하게 크기가 조정되고, 입력 및 출력 전압에 적절하게 구성되며, 설치 환경과 필요한 인증 수준에 맞게 정확하게 지정된 변압기입니다. 유명한 제조업체나 전문 공급업체에서 재고로 제공되는 표준 사전 구성된 벅-부스트 변압기는 광범위한 전압 보정 애플리케이션 — 208V-240V, 240V-208V, 480V-600V — 에 가장 적합한 솔루션으로, 세계에서 부스터 변압기를 설치하는 데 대한 대부분의 이해를 차지합니다. 대규모 산업에서 요구되는 다양한 모델을 제조할 수 있는 회사에서 제작된 맞춤형 엔지니어링 솔루션은 표준 솔루션이 요구 사항에 맞지 않을 경우 올바른 옵션입니다. 사양, 크기 조정 및 선택 문제를 인식하는 파트너가 필요한 고객을 위해 Subian Electric는 모든 등급, 전압 및 주파수의 벅-부스트 변압기와 고객의 요구를 충족하기 위해 필요한 인증을 제공합니다. 핵심은 전력 불일치를 보상하는 변압기가 비용이 적게 들지만, 변압기가 제공하는 전력에 의존하는 사용자의 훨씬 더 비싼 장비를 보호한다는 것입니다.