전기공학개론: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 16개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

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1공식과 풀이 방법

저항의 직렬·병렬

저항의 직렬 연결: R_eq = R₁ + R₂ + …
저항의 병렬 연결: 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + …
두 저항의 병렬: R_eq = R₁R₂ / (R₁ + R₂)
옴의 법칙: V = I·R
전력: P = V·I = I²R = V²/R

방법

단자에서 가장 먼 회로망 끝에서 시작하세요.
직렬 저항은 더하고, 병렬 저항은 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …로 합성하세요.
단계마다 회로를 다시 그리세요.
단자 사이에 저항이 하나 남을 때까지 반복하세요.

마디 해석

키르히호프 전류 법칙: ΣI_in = ΣI_out
가지 전류: I = (V_a − V_b)/R
기준 마디: V_ground = 0

방법

기준 마디(접지)를 정하고 나머지 마디 전압에 이름을 붙이세요.
미지의 마디마다 키르히호프 전류 법칙을 쓰세요. 각 가지로 나가는 전류의 합은 들어오는 전류의 합과 같습니다.
모든 가지 전류를 (V_a − V_b)/R로 나타내세요.
연립방정식을 푼 다음 필요한 전류를 구하세요.

테브난·노턴

테브난 전압: V_th = V_{open circuit}
테브난 저항: R_th: 모든 전원을 제거하고 a–b에서 본 저항
노턴 전류: I_N = V_th/R_th
부하 전류: I_L = V_th/(R_th + R_L)
최대 전력 전달: R_L = R_th, P_max = V_th²/(4R_th)

방법

부하를 떼어 내고 두 단자를 a와 b로 표시하세요.
a와 b 사이의 개방 전압을 구하세요. 이것이 V_th입니다.
모든 독립 전원을 끄고 a–b에서 본 저항을 구하세요. 이것이 R_th입니다.
부하를 등가 회로에 다시 연결합니다: V_th와 R_th의 직렬.
노턴 등가 회로로 변환합니다: I_N = V_th/R_th, R_N = R_th를 병렬로.

RC·RL 과도 현상

시정수: τ = RC | τ = L/R
응답: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ
직류에서의 커패시터: 개방; v_C는 갑자기 변할 수 없음
직류에서의 인덕터: 단락; i_L은 갑자기 변할 수 없음
정상 상태 값: t ≈ 5τ

방법

스위칭 직후의 초깃값을 구하세요. 커패시터 전압과 인덕터 전류는 갑자기 변할 수 없습니다.
스위칭 후 충분히 지난 뒤의 최종값을 구하세요. 커패시터는 개방 회로, 인덕터는 단락 회로처럼 동작합니다.
커패시터나 인덕터에서 본 저항을 이용해 시정수 τ = RC 또는 τ = L/R을 구하세요.
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ를 쓰세요.

교류 임피던스와 페이저

임피던스: Z_R = R, Z_L = jωL, Z_C = 1/(jωC)
각주파수: ω = 2πf
크기와 위상각: |Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
페이저 옴의 법칙: V = I·Z

방법

주파수를 바꾸세요: ω = 2πf.
각 리액턴스를 구하세요: X_L = ωL, X_C = 1/(ωC).
임피던스는 Z = R + jX로 놓고 저항처럼 합성하세요.
크기 |Z| = √(R² + X²)와 각 φ = atan(X/R)을 구한 다음 페이저로 옴의 법칙을 쓰세요.

교류 전력과 역률

유효 전력: P = V·I·cos φ
무효 전력: Q = V·I·sin φ
피상 전력: S = V·I = √(P² + Q²)
역률: pf = cos φ = P/S
역률 보상 커패시터: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(ωV²)

3상 전력

Y 결선: V_L = √3·V_ph, I_L = I_ph
Δ 결선: V_L = V_ph, I_L = √3·I_ph
전체 유효 전력: P = √3·V_L·I_L·cos φ = 3·I_ph²·R
피상 전력과 무효 전력: S = √3·V_L·I_L, Q = P·tan φ
역률 개선용 커패시터: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(3ωV²)
각 커패시터에 걸리는 전압: Δ: V_L Y: V_L/√3
전동기 입력: P_in = P_out/η

변압기

권수비: a = N₁/N₂ = V₁/V₂
전류비: I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a
정격 전류: I = S/V
환산 임피던스: Z₁′ = a²·Z_L
부분 부하에서의 동손: P_cu = x²·P_cu,fl
효율: η = x·S·pf/(x·S·pf + P_core + x²·P_cu,fl)
최대 효율: x = √(P_core/P_cu,fl)

2연습 문제

1.저항의 직렬·병렬보통

전원이 공급하며 R₁에 흐르는 전류 I_R1을(를) 구하시오.

V₁ = 18 VR₁ = 6 ΩR₂ = 15 ΩR₃ = 6 ΩR₄ = 2 Ω

I_R1 = A

2.저항의 직렬·병렬어려움

전원 V₁이(가) 보는 합성 저항 R_eq을(를) 구하시오.

V₁ = 15 VR₁ = 15 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 2 ΩR₄ = 20 ΩR₅ = 10 ΩR₆ = 5 Ω

R_eq = Ω

3.마디 해석보통

마디 해석법을 이용해 마디 전압 V_A (접지 기준)을(를) 구하시오.

V₁ = 10 VI_s = 1 AR₁ = 5 ΩR₂ = 4 ΩR₃ = 3 ΩR₄ = 20 Ω

V_A = V

4.마디 해석어려움

마디 해석법을 이용해 마디 전압 V_A (접지 기준)을(를) 구하시오.

V₁ = 6 VI_s = 1.5 AV₂ = 18 VR₁ = 8 ΩR₂ = 4 ΩR₃ = 8 ΩR₄ = 15 ΩR₅ = 3 Ω

V_A = V

5.테브난·노턴보통

노턴 전류 I_N을(를) 구하시오: 단자를 단락했을 때 a에서 b로 흐르는 전류.

V₁ = 9 VR₁ = 4 ΩR₂ = 12 ΩR₃ = 2 Ω

I_N = A

6.테브난·노턴어려움

a–b 사이에 부하 R_L = 4 Ω을 연결한다. 나머지 회로를 테브난 등가 회로로 바꾸고 부하 전류 I_L을(를) 구하시오.

V₁ = 10 VI_s = 3 AR₁ = 5 ΩR₂ = 4 ΩR₃ = 15 ΩR_L = 4 Ω

I_L = A

7.RC·RL 과도 현상보통

t = 0에서 스위치가 닫히기 전에는 인덕터에 전류가 흐르지 않는다. 회로가 정상 상태에 도달한 뒤 인덕터에 저장된 에너지 W(∞)을(를) mJ로 구하시오.

V_s = 15 VR = 10 ΩL = 22 mH

W(∞) = mJ

8.RC·RL 과도 현상어려움

t = 0에서 스위치가 닫히기 직전, 커패시터 전압은 표시된 극성으로 2 V이다. v_C이(가) 8.6 V에 도달하는 데 걸리는 시간은? t을(를) 구하시오.

V_s = 24 VR = 10 kΩC = 100 µFv_C(0) = 2 V

t = ms

9.교류 임피던스와 페이저보통

직렬 RLC 회로가 100 V (실효값), 200 Hz 전원에 연결되어 있다. 전원에서 공급받는 유효 전력 P을(를) 구하시오.

V = 100 V (rms)f = 200 HzR = 60 ΩL = 100 mHC = 22 µF

P = W

10.교류 임피던스와 페이저어려움

저항 R₁이(가) R₂와(과) 커패시터 C의 병렬 조합과 직렬로 연결되어 230 V(실효값), 500 Hz 전원에 연결되어 있다. 실효 전류 I을(를) 구하시오.

V = 230 V (rms)f = 500 HzR₁ = 50 ΩR₂ = 20 ΩC = 47 µF

I = A

11.교류 전력과 역률보통

임피던스 Z = 6 + j8 Ω인 부하가 120 V(실효값) 단상 전원에 연결되어 있다. 부하가 흡수하는 무효 전력 Q을(를) 구하시오.

V = 120 VZ = 6 + j8 Ω

Q = var

12.교류 전력과 역률어려움

200 kVA 단상 변압기가 지상 역률 0.85의 57 kW 부하에 전력을 공급한다. 변압기가 kVA 정격에 도달하기 전까지 저항성(역률 1) 부하로 추가할 수 있는 유효 전력 ΔP은(는) 얼마인가?

S_max = 200 kVAP₁ = 57 kWpf₁ = 0.85

ΔP = kW

13.3상 전력보통

평형 3상 부하가 선간 전압 400 V의 전원에서 선전류 75 A를 끌어 쓴다. 역률은 0.88(지상)이다. 부하가 소비하는 전체 유효 전력 P을(를) kW 단위로 구하시오.

V_L = 400 VI_L = 75 Acos φ = 0.88

P = kW

14.3상 전력어려움

평형 3상 부하가 400 V(선간), 50 Hz 전원에서 역률 0.8(지상)로 50 kW를 소비한다. 부하에 병렬로 연결한 3상 커패시터 뱅크로 전체 역률을 0.95(지상)까지 높여야 한다. 유효 전력은 변하지 않는다. 커패시터는 Y 결선이다. 각 커패시터의 정전 용량 C_ph을(를) µF 단위로 구하시오.

P = 50 kWpf₁ = 0.8pf₂ = 0.95V_L = 400 Vf = 50 Hz

C_ph = µF

15.변압기보통

권수비 N₁:N₂ = 5:1인 이상 변압기의 1차 권선에 1200 V가 가해진다. 2차 권선 양단에 10 Ω 저항이 연결되어 있다. 1차 전류 I₁을(를) 구하시오.

N₁:N₂ = 5:1V₁ = 1200 VR_L = 10 Ω

I₁ = A

16.변압기어려움

단상 500 kVA 변압기의 철손은 2500 W이고 정격 부하에서의 동손은 7500 W이다. 효율이 최대가 되는 부하 S_η,max은(는) 몇 kVA인가?

S = 500 kVAP_core = 2500 WP_cu,fl = 7500 W

S_η,max = kVA

3용액

1.저항의 직렬·병렬

답: I_R1 = 1.605 A

직렬과 병렬 저항: 직렬에서는 각 저항에 같은 전류가 흐르고 R = R₁ + R₂ + …. 병렬에서는 각 저항에 같은 전압이 걸리고 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. 사다리 회로는 하나의 합성 저항이 남을 때까지 한 쌍씩 줄입니다.

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

전원에서 가장 먼 끝에서 시작해 전원 쪽으로 돌아옵니다. 같은 전류가 흐르는 저항은 직렬, 같은 두 마디 사이의 저항은 병렬입니다.

R₃ + R₄ = 6 + 2 = 8 Ω

R₂ ∥ 8 = 15·8/(15+8) = 5.217 Ω

R_eq = R₁ + 5.217 = 6 + 5.217 = 11.22 Ω

전원 전류

전원은 R_eq만 보므로 옴의 법칙으로 전원이 내보내는 전류를 구합니다. 이 전류는 R₁에 흐릅니다.

I_R1 = V₁/R_eq = 18/11.22 = 1.605 A

답

I_R1 = 1.605 A

2.저항의 직렬·병렬

답: R_eq = 16.68 Ω

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

전원에서 가장 먼 끝에서 시작해 전원 쪽으로 돌아옵니다. 같은 전류가 흐르는 저항은 직렬, 같은 두 마디 사이의 저항은 병렬입니다.

R₅ + R₆ = 10 + 5 = 15 Ω

R₄ ∥ 15 = 8.571 Ω

R₃ + 8.571 = 10.57 Ω

R₂ ∥ 10.57 = 1.682 Ω

R_eq = R₁ + 1.682 = 15 + 1.682 = 16.68 Ω

답

R_eq = 16.68 Ω

3.마디 해석

답: V_A = 2.291 V

마디 해석법: 기준 마디를 정하고, 모르는 마디 전압에 이름을 붙인 다음, 옴의 법칙 (I = ΔV/R)을 써서 각 미지 마디에서 키르히호프 전류 법칙을 세우고 연립 방정식을 풉니다.

마디 설정

접지는 아래 도선입니다. 알고 있는 마디 전압은 전원에서 바로 나옵니다 (V₁ = 10 V). 미지수: V_A, V_B.

마디 A에서 KCL

저항을 통해 A에서 나가는 전류는 전원이 A(으)로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

V_A/R₂ + (V_A − V₁)/R₁ + (V_A − V_B)/R₃ = 0

V_A/4 + (V_A − 10)/5 + (V_A − V_B)/3 = 0

0.7833·V_A − 0.3333·V_B = 2

마디 B에서 KCL

저항을 통해 B에서 나가는 전류는 전원이 B(으)로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

V_B/R₄ + (V_B − V_A)/R₃ = I_s

V_B/20 + (V_B − V_A)/3 = (−1)

−0.3333·V_A + 0.3833·V_B = −1

풀기

Δ = (0.7833)(0.3833) − (−0.3333)(−0.3333) = 0.1892

V_A = Δ₁/Δ = 0.4333/0.1892 = 2.291 V

V_B = Δ₂/Δ = −0.1167/0.1892 = −0.6167 V

답

V_A = 2.291 V

4.마디 해석

답: V_A = 1.571 V

마디 설정

접지는 아래 도선입니다. 알고 있는 마디 전압은 전원에서 바로 나옵니다 (V₁ = 6 V, V₂ = 18 V). 미지수: V_A, V_B.

마디 A에서 KCL

저항을 통해 A에서 나가는 전류는 전원이 A(으)로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

V_A/R₃ + (V_A − V₁)/R₁ + (V_A − V_B)/R₂ = 0

V_A/8 + (V_A − 6)/8 + (V_A − V_B)/4 = 0

0.5·V_A − 0.25·V_B = 0.75

마디 B에서 KCL

저항을 통해 B에서 나가는 전류는 전원이 B(으)로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

V_B/R₅ + (V_B − V_A)/R₂ + (V_B − V₂)/R₄ = I_s

V_B/3 + (V_B − V_A)/4 + (V_B − 18)/15 = (−1.5)

−0.25·V_A + 0.65·V_B = −0.3

풀기

Δ = (0.5)(0.65) − (−0.25)(−0.25) = 0.2625

V_A = Δ₁/Δ = 0.4125/0.2625 = 1.571 V

V_B = Δ₂/Δ = 0.0375/0.2625 = 0.1429 V

답

V_A = 1.571 V

5.테브난·노턴

답: I_N = 1.35 A

테브난 정리: 모든 선형 2단자 회로는 하나의 전압원 V_th와 저항 R_th의 직렬 회로처럼 동작합니다. 노턴 정리는 같은 회로를 전류원 I_N = V_th/R_th와 R_th의 병렬 회로로 나타냅니다.

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

전압원은 단락으로, 전류원은 개방으로 바꾼 뒤 a–b에서 회로를 들여다봅니다.

R₁ ∥ R₂ = 4·12/(4+12) = 3 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 3 + 2 = 5 Ω

개방 전압 V_th 구하기

a–b가 개방되면 R₃에 전류가 흐르지 않으므로 전압 강하가 없고 V_b = V_A입니다. R₁과 R₂는 전압 분배기를 이룹니다.

V_th = V₁·R₂/(R₁+R₂) = 9·12/(4+12) = 6.75 V

노턴 등가 회로

노턴 전원은 같은 회로를 R_th와 병렬인 전류원으로 본 것입니다. 그 전류는 a–b의 단락 전류입니다.

I_N = V_th/R_th = 6.75/5 = 1.35 A

6.테브난·노턴

답: I_L = −2.225 A

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

전압원은 단락으로, 전류원은 개방으로 바꾼 뒤 a–b에서 회로를 들여다봅니다.

R₁ ∥ R₂ = 5·4/(5+4) = 2.222 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 2.222 + 15 = 17.22 Ω

개방 전압 V_th 구하기

a–b가 개방되면 Iₛ가 흐를 수 있는 경로는 R₃를 거쳐 마디 A로 가는 것뿐입니다. V₁과 Iₛ의 중첩으로 V_A를 구한 뒤 R₃의 전압 강하를 더합니다.

V_A = V₁·R₂/(R₁+R₂) + I_s·(R₁∥R₂) = 4.444 + (−3)·2.222 = −2.222 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = −2.222 + (−3)·15 = −47.22 V

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

테브난 전원과 직렬 R_th는 a–b에서 원래 회로와 똑같이 동작하므로, 부하는 단순한 직렬 루프를 보게 됩니다.

I_L = V_th/(R_th + R_L) = −47.22/(17.22 + 4) = −2.225 A

7.RC·RL 과도 현상

답: W(∞) = 24.75 mJ

1차 과도 현상: 커패시터나 인덕터가 하나인 회로에서 모든 전압과 전류는 초기값에서 최종값으로 지수적으로 변합니다: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ, τ = RC 또는 τ = L/R. 약 5τ 뒤에 회로가 정상 상태가 됩니다.

시정수와 최종 전류

스위치를 닫고 오래 지나면 인덕터는 단락처럼 동작하므로 최종 전류는 R로만 정해집니다.

τ = L/R = 22 mH / 10 Ω = 2.2 ms

i(∞) = V_s/R = 15/10 = 1.5 A

저장된 에너지

W(∞) = ½·L·i(∞)² = ½·22·1.5² = 24.75 mJ

답

W(∞) = 24.75 mJ

8.RC·RL 과도 현상

답: t = 356.7 ms

초기값, 최종값, 시정수

커패시터 전압은 갑자기 변할 수 없으므로 저장된 값에서 시작해 전원 전압으로 향합니다.

v_C(0) = 2 V, v_C(∞) = V_s = 24 V

τ = R·C = 10 kΩ · 100 µF = 1000 ms

v_C(t) = 24 + (2 − 24)·e^−t/τ

시간에 대해 풀기

8.6 = 24 + (−22)·e^−t/τ → e^−t/τ = (8.6 − 24)/(2 − 24) = 0.7

t = τ·ln((2 − 24)/(8.6 − 24)) = 1000·ln(1.429) = 356.7 ms

답

t = 356.7 ms

9.교류 임피던스와 페이저

답: P = 51.68 W

페이저를 이용한 교류 회로: 저항, 인덕터, 커패시터의 임피던스는 R, jωL, 1/(jωC)이며 ω = 2πf입니다. 직렬에서는 임피던스를 저항처럼 더하되 복소수로 계산합니다. 실효 전류와 전압은 |Z|를 쓴 옴의 법칙을 따릅니다.

리액턴스

X_L = 125.7 Ω, X_C = 36.17 Ω

임피던스

|Z| = √(60² + (89.49)²) = 107.7 Ω

유효 전력

인덕터와 커패시터는 에너지를 저장했다가 돌려줄 뿐이며, 저항이 유효 전력을 모두 흡수합니다.

I = 100/107.7 = 0.9281 A

P = I²·R = 0.9281²·60 = 51.68 W

답

P = 51.68 W

10.교류 임피던스와 페이저

답: I = 4.388 A

리액턴스

X_C = 1/(2π·500·47·10⁻⁶) = 6.773 Ω

병렬 조합

분자와 분모에 켤레 복소수를 곱해 Z_p를 실수부와 허수부로 나누세요.

Z_p = R₂·(−jX_C)/(R₂ − jX_C) = (R₂·X_C² − jR₂²·X_C)/(R₂² + X_C²)

Z_p = 2.057 − j6.076 Ω

전체 임피던스

Z = 50 + 2.057 − j6.076 = 52.06 − j6.076 Ω

|Z| = √(52.06² + 6.076²) = 52.41 Ω

전류

I = V/|Z| = 230/52.41 = 4.388 A

답

I = 4.388 A

11.교류 전력과 역률

답: Q = 1152 var

교류 전력: 피상 전력 S = V·I (VA)는 유용한 일을 하는 유효 전력 P = S·cos φ (W)와, 전원과 부하 사이를 오가는 무효 전력 Q = S·sin φ (var)로 나뉩니다. 역률은 cos φ입니다. 병렬 커패시터가 무효 전력을 현장에서 공급하므로 같은 유효 전력에서 선전류가 줄어듭니다.

전류

|Z| = √(6² + 8²) = 10 Ω

I = V/|Z| = 120/10 = 12 A

무효 전력

Q = I²·X = 12²·8 = 1152 var

답

Q = 1152 var

12.교류 전력과 역률

답: ΔP = 139.9 kW

기존 부하의 무효 전력

Q₁ = 57·tan(arccos 0.85) = 35.33 kvar

최대 전체 유효 전력

정격 전부에서 S = S_max이며, 저항성 부하는 Q를 바꾸지 않습니다.

P = √(S_max² − Q₁²) = √(200² − 35.33²) = 196.9 kW

추가 유효 전력

ΔP = 196.9 − 57 = 139.9 kW

답

ΔP = 139.9 kW

13.3상 전력

답: P = 45.73 kW

피상 전력

S = √3·V_L·I_L = √3·400·75 = 51.96 kVA

유효 전력

P = S·cos φ = 51.96·0.88 = 45.73 kW

답

P = 45.73 kW

14.3상 전력

답: C_ph = 419.1 µF

평형 3상 계통: Y(성형) 결선에서는 선간 전압이 상전압의 √3배, V_L = √3·V_ph이고, 선전류는 상전류와 같습니다. Δ(삼각) 결선에서는 선간 전압이 상전압과 같고 선전류는 상전류의 √3배, I_L = √3·I_ph입니다. 전체 전력은 한 상 전력의 세 배입니다: P = 3·V_ph·I_ph·cos φ = √3·V_L·I_L·cos φ. 역률 개선: 커패시터는 무효 전력을 부하 가까이에서 공급합니다, Q_C = P·(tan φ₁ − tan φ₂). 세 커패시터는 각각 Q_C/3 = V²·ω·C를 공급하며, 여기서 V는 그 커패시터에 걸리는 전압으로 Δ 뱅크에서는 V_L, Y 뱅크에서는 V_L/√3입니다.

보상 전후의 무효 전력

유효 전력은 변하지 않으므로 각 역률이 무효 전력을 결정합니다: Q = P·tan φ.

Q₁ = 50·tan(acos 0.8) = 50·0.75 = 37.5 kvar

Q₂ = 50·tan(acos 0.95) = 50·0.3287 = 16.43 kvar

커패시터가 공급하는 무효 전력

Q_C = Q₁ − Q₂ = 21.07 kvar

상당 정전 용량

Y 뱅크에서 각 커패시터는 선과 중성점 사이에 연결됩니다.

V = 400/√3 = 230.9 V, ω = 2π·50 = 314.2 rad/s

C_ph = (Q_C/3)/(ω·V²) = 7022/(314.2·230.9²) = 419.1 µF

답

C_ph = 419.1 µF

15.변압기

답: I₁ = 4.8 A

이상 변압기: 전압은 권수의 비를, 전류는 그 역비를 따릅니다: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a, I₁/I₂ = N₂/N₁ = 1/a이므로 입력 전력과 출력 전력이 같습니다, V₁·I₁ = V₂·I₂. 2차 측의 부하 임피던스 Z는 1차 측에서 보면 a²·Z로 보입니다.

2차 전압과 전류

V₂ = 1200/5 = 240 V

I₂ = 240/10 = 24 A

1차 전류

이상 변압기에는 손실이 없습니다: V₁·I₁ = V₂·I₂.

I₁ = I₂/5 = 4.8 A

답

I₁ = 4.8 A

확인: 1차 측에서 본 부하는 a²·R_L = 250 Ω이고, 1200/250도 같은 전류를 줍니다.

16.변압기

답: S_η,max = 288.7 kVA

변압기 손실: 철손(히스테리시스손과 와전류손)은 전압에 따라 정해지며 부하와 관계없이 일정합니다. 권선의 동손은 전류의 제곱에 비례하므로 정격 부하의 x배 부하에서는 x²·P_cu,fl입니다. 효율 η = P_out/(P_out + P_core + P_cu)이고, P_out = x·S·pf입니다. 효율은 동손이 철손과 같아지는 부하에서 최대가 됩니다.

동손 = 철손

x²·7500 = 2500 → x = √(2500/7500) = 0.5774

최대 효율에서의 부하

S_η,max = x·S = 0.5774·500 = 288.7 kVA

답

S_η,max = 288.7 kVA

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전기공학개론: 벼락치기 팩

1공식과 풀이 방법

저항의 직렬·병렬

방법

마디 해석

방법

테브난·노턴

방법

RC·RL 과도 현상

방법

교류 임피던스와 페이저

방법

교류 전력과 역률

3상 전력

변압기

2연습 문제

3용액

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

전원 전류

답

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

답

마디 설정

마디 A에서 KCL

마디 B에서 KCL

풀기

답

마디 설정

마디 A에서 KCL

마디 B에서 KCL

풀기

답

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

노턴 등가 회로

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

시정수와 최종 전류

저장된 에너지

답

초기값, 최종값, 시정수

시간에 대해 풀기

답

리액턴스

임피던스

유효 전력

답

리액턴스

병렬 조합

전체 임피던스

전류

답

전류

무효 전력

답

기존 부하의 무효 전력

최대 전체 유효 전력

추가 유효 전력

답

피상 전력

유효 전력

답

보상 전후의 무효 전력

커패시터가 공급하는 무효 전력

상당 정전 용량

답

2차 전압과 전류

1차 전류

답

동손 = 철손

최대 효율에서의 부하

답

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기