개념 한 쪽
전기기사 옥내 배선용 재료와 기구 — 전압강하와 선로 계산
배선 회로에서는 전선의 저항으로 전압이 떨어진다. 단상 3선식에서는 부하가 불평형일 때 중성선에 흐르는 전류가 달라지므로 전압강하 계산이 꼬이기 쉽다. 전선 저항은 재료의 저항률과 길이·단면적에서 구한다.
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뜻
전선 한 가닥의 저항은 R = ρL/S로 구한다. ρ는 저항률, L은 길이, S는 단면적이다. 예를 들어 ρ = 1/50[Ω·mm²/m]인 구리연선을 길이 30[m], 단면적 8[mm²]로 쓰면 R = (1/50)×30/8 = 0.075[Ω]가 된다.
단상 3선식 옥내배선에서 양쪽 부하가 다르면 회로가 불평형이 된다. 이때 중성선에는 두 부하전류의 차만 흐른다. R-N간에 15[A], T-N간에 5[A]가 연결되어 있으면 중성선 전류는 15 − 5 = 10[A]다. 외선에는 각각의 부하전류가 그대로 흐른다.
부하 단자의 전압강하는 외선 강하와 중성선 강하의 합으로 구한다. R-N측이면 R선을 15[A]가 흐를 때의 강하와 중성선을 10[A]가 흐를 때의 강하를 더한다. 전류가 큰 쪽 부하에서 최대 강하가 생긴다. 중성선 전류를 잘못 0이나 15[A]로 잡으면 오답이 나온다.
송전·배선 계산의 기본 원리도 함께 정리한다. 유체가 좁은 관을 지날 때는 연속방정식 A₁V₁ = A₂V₂가 성립해 단면적이 절반이면 유속은 2배가 된다. 수력 출력은 P = 9.8 × Q × H × η[kW]로 구하며, H에는 손실수두를 뺀 유효낙차를 쓰고 발전기 단자 출력에는 반드시 효율을 곱한다. 3상 수평 배치의 등가선간거리는 Deq = ³√(D₁₂×D₂₃×D₁₃)이고, 이도가 모두 d이면 Deq = 1.26d가 된다.
예제
단상 3선식 불평형 회로의 대표 계산을 풀어 본다. 외선과 중성선이 모두 0.075[Ω]일 때, R-N측 전압강하는 R선 강하 15×0.075 = 1.125[V]에 중성선 강하 10×0.075 = 0.75[V]를 더한 1.875[V]다.
효율이 붙는 출력 계산은 유효낙차를 먼저 구한다. 총수두 200[m]에서 손실수두 10[m]를 빼면 190[m]이고, P = 9.8×50×190×0.8 = 74,480[kW]가 된다. 손실을 빼지 않거나 효율을 곱하지 않은 값이 대표적인 함정 선지다.
자주 묻는 물음
- 단상 3선식에서 불평형 부하일 때 중성선 전류는 어떻게 구하나요?
- 두 부하전류의 차를 구한다. R-N에 15[A], T-N에 5[A]가 연결되어 있으면 중성선에는 15 − 5 = 10[A]가 흐른다.
- 부하 단자의 전압강하는 어떻게 계산하나요?
- 외선을 부하전류가 흐를 때의 강하와 중성선을 차전류가 흐를 때의 강하를 합산한다. 예를 들어 (15 + 10) × 0.075 = 1.875[V]가 된다.
- 전선 한 가닥의 저항은 무엇으로 구하나요?
- R = ρL/S로 구한다. 저항률에 길이를 곱하고 단면적으로 나눈다. 같은 규격의 외선과 중성선은 저항이 같다.
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