15. 여자돌입전류 (1)'여자전류'와 차이점

15. 여자돌입전류 (1)'여자전류'와 차이점

변압기를 투입할 때 잠깐 동안 '여자돌입전류'라는 큰 전류가 발생한다.
아주 큰 전류이기 때문에 계전기가 고장전류로 착각하고 차단기를 오동작 시킬 가능성이 있다.
하지만 변압기를 투입하는 과정에서 필연적으로 발생하기 때문에 이 전류의 발생을 막을 수는 없다.
'여자돌입전류'는 왜 발생하고 대책은 무엇일까?

원인과 대책을 알아보기 전에 우선 '여자돌입전류'와 '여자전류'의 차이에 대해 알아보자.

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1. '여자전류(Exiciting Current)'와 '여자돌입전류(Inrush Current)'의 차이
2. 여자돌입전류 발생 이유 (1) 인덕터(리액터)의 작용
3. 여자돌입전류 발생 이유 (2) 철심 포화
4. 여자돌입전류 발생 시 문제점
5. 여자돌입전류 발생 대책

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1. '여자전류(Exiciting Current)'와 '여자돌입전류(Inrush Current)'의 차이

우선 변압기에서 '여자전류'와 '여자돌입전류'의 차이에 대해 알아보자.

아래는 변압기를 그림으로 나타냈다.

변압기

1차측 전원의 전압값(E1)이 변압기를 거치면 2차측에서 원하는 전압값(E2)으로 변환된다.
변환된 전압값은 2차측의 부하에 전달되어 부하가 동작할 수 있다.


여기서 '여자전류'와 '여자돌입전류'는 무엇일까?

1차측 변압기 스위치 OPEN, 2차측 무부하 상태

현재 1차측의 스위치는 열려있어서 전원의 전류가 흐르지 못하고 있다.
2차측 역시 부하로 연결된 스위치는 열려있어 부하에 전류가 전달되지 않는 '무부하 상태'이다.


2차측이 '무부하 상태'인 상황에서 1차측의 스위치를 Close 해보자.

변압기 무부하 투입, 여자돌입전류/여자전류 발생

그러면 1차측의 선로를 통해 전류가 흐르기 시작한다.
이때 흐르는 전류의 이름이 두가지로 나눠진다.
'여자전류'와 '여자돌입전류'이다.
똑같이 흐르는 전류인데 다른 이름이 붙는 이유는 두 전류의 크기 차이가 매우 크기 때문이다.

'여자돌입전류'는 1차측의 스위치가 닫히는 순간의 과도상태의 변하고 있는 전류를 말한다.
'여자전류'는 1차측의 스위치가 닫히고 시간이 지나 정상상태의 안정을 찾은 전류를 말한다.

1차측의 스위치를 닫았을 때 초기의 빨간색 그래프처럼 비대칭 형태로 전류가 생성된다. 이 때의 비대칭 형태의 전류가 '여자돌입전류'이다.
그리고 시간이 지남에 따라 빨간색 파형은 파란색 파형처럼 대칭 형태로 바뀌어가는 걸 볼 수 있다. 이렇게 대칭 형태로 바뀐 이 후의 전류가 '여자전류'이다.


'여자돌입전류'와 '여자전류'의 크기는 아주 차이가 크다.
여자돌입전류는 변압기의 정격전류의 8~12배 크기이다.
여자전류는 변압기의 정격전류의 3~5% 수준이다.

변압기의 정격전류가 100A라고 가정해보면
여자돌입전류는 800A ~ 1200A 크기이고,
여자전류는 3A ~ 5A 크기이다.

여자돌입전류의 크기가 이렇게 크기 때문에 계전기가 고장전류(단락전류)로 착각할 수 있을만한 크기이다.