개념 한 쪽
전기공사산업기사 전류의 방향 — 선전류와 위상 임피던스
전류의 크기와 방향은 회로의 전압·임피던스·위상 조건에 따라 정해진다. 3상 전동기에서는 출력과 효율·역률을 반영해 선전류를 구하고, 불평형 부하와 교류 회로에서는 임피던스와 리액턴스로 전류와 전력을 계산한다.
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뜻
3상 유도전동기의 선전류는 축 출력을 전기 입력으로 바꾼 뒤 3상 전력식에 대입해 구한다. 5HP는 746W 환산으로 3,730W가 되고, 효율 90%를 반영하면 입력은 약 4,144W가 된다. 이를 √3·V·cosθ로 나누면 선전류는 약 14A가 된다.
불평형 Y 부하의 영상 임피던스는 세 상 임피던스의 평균으로 구한다. Za=3Ω, Zb=3Ω, Zc=j3Ω이면 Z0=(3+3+j3)/3=2+jΩ가 된다. 영상분은 대칭좌표법에서 세 상에 크기와 위상이 같은 성분으로 다룬다.
교류 회로의 무효전력은 코일과 콘덴서가 전원과 주고받는 전력이다. 유도리액턴스와 용량리액턴스가 직렬이면 순리액턴스 X=XL−XC로 상쇄해 계산한다. 저항 4Ω, XL=4Ω, XC=1Ω이면 X=3Ω, |Z|=5Ω, I=20A가 되어 Q=I²X=1,200VAR가 된다.
전압과 전류를 극형으로 제시한 경우 임피던스는 크기는 나눗셈으로, 위상각은 뺄셈으로 처리해 얻는다. 크기 10에 위상 60°인 전압과 크기 5에 위상 30°인 전류를 예로 들면 임피던스는 크기 2에 위상 30°가 되고, 직교형으로 바꾸면 √3+j1이 된다.
대칭 3상 회로의 고조파는 차수에 따라 상회전이 달라진다. 3n차는 각상 동위상이 되고, 3n+1차는 기본파와 같은 방향으로 회전하며, 3n+2차는 기본파와 반대 방향으로 회전한다.
예제
전동기 선전류 문제에서 HP를 W로 환산하지 않거나 효율·역률을 빠뜨리면 작은 전류가 나온다. 영상 임피던스는 세 상 임피던스의 합을 3으로 나누며 j항도 함께 나눈다. 무효전력은 XL만 넣지 않고 XL−XC로 상쇄한 순리액턴스를 사용한다. 극형 나눗셈에서는 각도를 더하지 않고 빼며, 고조파 상회전은 3n·3n+1·3n+2로 구분한다.
자주 묻는 물음
- 3상 전동기의 선전류는 어떤 순서로 구한다
- 축 출력을 746W 기준으로 환산하고 효율로 나누어 입력을 구한 뒤 √3·V·cosθ로 나누어 선전류를 구한다.
- 불평형 Y 부하의 영상 임피던스는 어떻게 계산한다
- 세 상 임피던스의 합을 3으로 나누어 평균을 구하고, 허수항도 같은 방식으로 나눈다.
- 직렬 리액턴스 회로의 무효전력은 무엇으로 계산한다
- XL−XC로 순리액턴스를 구하고 전류의 제곱에 곱해 무효전력을 계산한다.
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