🔌 변압기의 철손(무부하손)과 동손(부하손), 제대로 이해해보자!

 

🔌 변압기의 철손(무부하손)과 동손(부하손), 제대로 이해해보자!

전력 시스템을 공부하거나 현장에서 변압기를 다루다 보면
항상 등장하는 단골 키워드가 있습니다.

 

👉 철손(Core Loss)

👉 동손(Copper Loss)

 

“대충 정격 시험할 때 나오던 거 아니야?” 하고 넘기기 쉽지만,

 

사실 변압기 효율, 발열, 운전조건, 경제성까지 결정짓는 핵심 개념입니다.

 

오늘은 이 두 손실이 왜 생기는지, 어떻게 계산되는지, 그리고 왜 중요한지 이해하기 쉽게 정리해 보겠습니다.

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🧲 1️⃣ 철손(Core Loss, No Load Loss, 무부하손)

철손은 변압기 철심(Core) 에서 발생하는 손실입니다.

이 손실은 부하가 걸려 있든, 없든 항상 발생하는 것이 특징입니다.

 

변압기를 전원에 연결하는 순간 →

자속이 철심을 오르내리며 자기 히스테리시스 및 와류손이 발생합니다.

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📌 철손은 왜 항상 일정할까?

철손은 철심에 흐르는 자속 Φ 과 전압에 비례합니다.

즉,

 

✔️ 전압이 정격이라면
✔️ 자속도 일정
✔️ 따라서 철손도 일정

 

그래서 0% 부하에서도 철손은 존재하고,

100% 부하에서도 값이 거의 동일하게 유지됩니다.

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📎 철손의 구성

철손은 크게 두 가지 성분으로 나눌 수 있습니다.

 

1️⃣ 히스테리시스 손실 (도메인 재배열 과정에서 발생)
2️⃣ 와류손실 (유도 전류로 인한 열손)

 

교과서적으로는 이렇게 표현합니다.

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✅ 철손의 특징 정리

• 전압이 주 원인
• 부하와 무관 → 항상 존재
• 보통 시험에서 무부하 시험(Open Circuit Test) 로 측정
• 보통 “정격일 때 몇 W” 로 스펙 제공

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⚡ 2️⃣ 동손(Copper Loss, Load Loss, 부하손)

동손은 말 그대로 권선의 구리손실입니다.
전류가 흐르기 때문에 I^2 R 로 발생합니다.

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📌 동손의 핵심은 이거 하나!

➡️ “전류의 제곱에 비례한다”

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🔍 그래서 이런 현상이 나타난다

즉,

 

✔️ 조금만 과부하되면 손실이 급격히 증가

✔️ 저부하에서는 거의 없다고 봐도 될 만큼 작아짐

 

이게 바로 변압기를 과부하 운전하면 안 되는 이유이기도 합니다.

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📎 동손은 어떻게 측정할까?

보통 단락 시험(Short Circuit Test) 으로 측정합니다.

• 저전압만 인가
• 전류를 정격까지 올림
• 이때 측정되는 손실 = 대부분 동손

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🔥 철손 + 동손 = 총 손실

변압기의 총손실은 이렇게 정리됩니다.

 

 

✔️ 철손 = 일정
✔️ 동손 = 부하² 비례

 

그래서 이렇게 생긴 곡선 형태 손실 그래프가 만들어집니다.

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🧠 현장에서 중요한 포인트

✔️ 1️⃣ 효율이 가장 좋은 지점은?

실무에서 많이 쓰는 개념:

 

👉 철손 = 동손일 때 변압기 효율이 최대가 된다

 

이걸 Economic Load Point 라고도 합니다.

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✔️ 2️⃣ 경부하 운전 시 비효율 원인?

• 동손은 거의 없음
• 철손은 그대로 존재
  👉 그래서 “쓸데없이 철손만 먹는 변압기”가 됨

그래서 최근엔:

✔️ 효율 좋은 고효율 변압기
✔️ 가변 운영

같이 경제성 고려가 중요합니다.

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✔️ 3️⃣ 과부하 운전 시 위험 증가

전류 ↑

→ 동손 = I^2 R 로 폭증
→ 권선 온도 상승
→ 절연 열화
→ 수명 단축 ⚠️

 

그래서 보호계전기 세팅, 부하관리, 온도 모니터링이 중요합니다.

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📌 한 줄 정리

🔹 철손(Core Loss)
– 전압이 원인
– 부하와 무관, 항상 일정
– Open Circuit Test 로 확인

 

🔹 동손(Copper Loss)
– 전류가 원인
– 부하율²에 비례
– Short Circuit Test 로 확인

 

🔹 총손실 = 철손 + 동손

🔹 효율 최대는 "철손 = 동손"일 때