미국 에너지부(DOE) 에서 구분한 기준을 차용하면 대형 변압기는 10,000kVA 이상, 중형 변압기는 500~10,000kVA, 마지막으로 500kVA 이하는 소형 변압기로 나눴다. 중대형 변압기는 변전소에서 사용한다. 현대일렉트릭, 효성중공업의 주력 아이템이다. 반대로 소형 변압기는 전력을 최종 수용하는 주상 변압기가 대부분이다. LS 일렉트릭, 제룡전기가 생산한다.

HS 코드는 냉각 방식에 따라서도 변압기를 나눈다. 변압기 냉각 방법은 유입식, 건식 두 종류가 있다. 건식 방식은 변압기 내부를 비워서 공기의 대류 작용으로 냉각을 한다. 그 반대로 유입 변압기는 내부에 절연유를 채워서 냉각하는 방법이다. 냉각 효율은 유입 변압기가 더 높다. 하지만 환경(절연유 누수), 비용(더 높은 유지보수)에서 단점이 있다. 건식 변압기는 일반적으로 전력 사용량이 적은 산업현장, 화재 위험이 있는 실내 또는 지하실에서 사용된다.

변압기는 철심 구조에 따라서는 내철형(core), 외철형(shell)으로 나뉜다. 내철형은 말 그대로 철심이 안에 있고 권선이 철심을 휘감는 구조다. 반대로 외철형은 권선이 내부에 위치하고 철심이 권선을 보호하는 형태다. 생산이 쉽고 저렴한 내철형 변압기가 널리 사용된다. 반대로 외철형은 전기강판을 더 사용하지만 전선이 서로 붙어 버리는 단락(short circuit) 현상이 덜 발생한다. 안전이 중요한 초고압 변압기, 산업용 변압기에 외철형 변압기를 사용한다.

변압기는 사용 장소에 따라서 승압, 감압, 산업용 변압기로 나뉜다. 전력손실 없이 장거리 송전을 하기 위해서는 전력을 높여야 한다. 고압 전력으로 바꿔주는 전압기를 승압 변압기(step-up transformer)라고 한다. 반대로 수용가에서 전기를 안전하게 사용하기 위해서는 전압을 220v 까지 감압(step-down) 해야 한다. 전압을 내려주는 변압기를 감압 변압기(step-down transformer)라고 한다. 그 외에 제철소, 정유화학 플랜트, 병원 등 대규모 전력을 소비하는 공장은 자체적으로 변압기를 구비한다.

변압기 작동원리

변압기 외함을 열어 보면 하나의 철심을 두 개의 권선이 감고 있다. 철심은 하나의 덩어리가 아닌 얇은 철판을 쌓아 올렸다. 이렇게 적층한 이유는 강판 두께가 얇을수록 와전류 손실이 줄어들어 변압기 효율이 올라가기 때문이다. 두 개의 권선 중에서 외부전원과 연결된 쪽을 1 차측 코일(primary winding), 부하와 연결된 쪽을 2 차측 코일(secondary winding)이라고 한다. 1 차측 코일은 외부 전류를 변압기로 받는 곳, 2 차측 코일은 변압기 내부 전류를 외부로 보내는 코일이다.

변압기에 전류가 들어오면 1 차측 코일을 통과하며 자기장이 생성된다. 이 자기장은 철심을 통해서 2 차측 코일로 이동한다. 2 차측 코일에서 생성되는 자기장으로 전기가 생산되며 부하까지 이동한다. 이 과정에서 코일의 권수비를 조절해서 전압을 높이거나 내린다. 1 차측 코일보다 2 차측 코일 권수가 많아지면 전압도 비례해서 높아진다. 반대로 전류는 낮아진다.