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 = 10 VR₁ = 8 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 8 ΩR₄ = 5 Ω

I_R1 = A

2.저항의 직렬·병렬어려움

전원이 공급하며 R₁에 흐르는 전류 I_R1을(를) 구하시오.

V₁ = 5 VR₁ = 3 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 2 ΩR₄ = 4 ΩR₅ = 3 ΩR₆ = 10 Ω

I_R1 = A

3.마디 해석보통

마디 해석법을 이용해 화살표 방향으로 R₁에 흐르는 전류 I_R1을(를) 구하시오.

V₁ = 10 VI_s = 1 AR₁ = 3 ΩR₂ = 15 ΩR₃ = 10 ΩR₄ = 4 Ω

I_R1 = A

4.마디 해석어려움

마름모는 전압 제어 전류원이며, 0.05·V_A의 전류(A 단위, V_A은(는) V 단위)를 마디 B로 위로 밀어 넣는다. 마디 해석법을 이용해 마디 전압 V_A (접지 기준)을(를) 구하시오.

V₁ = 12 VR₁ = 5 ΩR₂ = 10 ΩR₃ = 4 ΩR₄ = 3 Ωg = 0.05 A/V

V_A = V

5.테브난·노턴보통

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

V₁ = 24 VR₁ = 20 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 12 Ω

I_N = A

6.테브난·노턴어려움

a–b 사이에 부하 R_L = 30 Ω을 연결한다. 테브난 등가 회로를 이용해 부하에 전달되는 전력 P_L을(를) 구하시오.

V₁ = 12 VI_s = 1 AR₁ = 10 ΩR₂ = 5 ΩR₃ = 4 ΩR_L = 30 Ω

P_L = W

7.RC·RL 과도 현상보통

전원 Vₛ가 R₁을 통해 커패시터를 충전하며, R₂는 C와 병렬로 연결되어 있습니다. t = 0에서 스위치가 닫힐 때 커패시터는 충전되어 있지 않다. t = 25 ms에서 커패시터 전압 v_C을(를) 구하시오.

V_s = 30 VR₁ = 3.3 kΩR₂ = 6.8 kΩC = 33 µFt = 25 ms

v_C = V

8.RC·RL 과도 현상어려움

t = 0에서 스위치가 닫히기 직전, 커패시터 전압은 표시된 극성으로 3 V이다. t = 400 ms에서 커패시터 전압 v_C을(를) 구하시오.

V_s = 12 VR = 10 kΩC = 68 µFv_C(0) = 3 Vt = 400 ms

v_C = V

9.교류 임피던스와 페이저보통

직렬 RLC 회로가 24 V (실효값), 200 Hz 전원에 연결되어 있다. 실효 전류 I을(를) 구하시오.

V = 24 V (rms)f = 200 HzR = 60 ΩL = 100 mHC = 47 µF

I = A

10.교류 임피던스와 페이저어려움

직렬 RLC 회로가 10 V (실효값), 200 Hz 전원에 연결되어 있다. 회로의 공진 주파수 f₀을(를) 구하시오.

V = 10 V (rms)f = 200 HzR = 40 ΩL = 150 mHC = 1 µF

f₀ = Hz

11.교류 전력과 역률보통

두 부하가 230 V 단상 전원에 병렬로 연결되어 있다: 지상 역률 0.6의 22 kW 부하와 26 kW 히터(역률 1). 전원에서 본 전체 역률 cos φ을(를) 구하시오.

V = 230 VP₁ = 22 kW, pf₁ = 0.6 지상P₂ = 26 kW, pf₂ = 1

cos φ =

12.교류 전력과 역률어려움

단상 부하가 240 V, 60 Hz 전원에서 지상 역률 0.8로 5 kW를 소비한다. 병렬로 연결한 커패시터가 역률을 0.95(으)로 높인다. 필요한 정전 용량 C을(를) 구하시오.

P = 5 kWpf₁ = 0.8pf₂ = 0.95V = 240 Vf = 60 Hz

C = µF

13.3상 전력보통

3상 유도 전동기가 전부하에서 기계적 출력 110 kW를 낸다. 이 부하에서 효율은 92%, 역률은 0.86(지상)이다. 전원의 선간 전압은 415 V이다. 선전류 I_L을(를) 구하시오.

P_out = 110 kWη = 92%cos φ = 0.86V_L = 415 V

I_L = A

14.3상 전력어려움

평형 3상 부하가 415 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 = 415 Vf = 50 Hz

C_ph = µF

15.변압기보통

단상 250 kVA, 7200/240 V 변압기가 정격 부하로 운전 중이다. 이상 변압기로 본다. 저압 권선의 전류 I_LV을(를) 구하시오.

S = 250 kVAV₁ = 7200 VV₂ = 240 V

I_LV = A

16.변압기어려움

단상 50 kVA 변압기의 철손은 150 W이고 정격 부하에서의 동손은 300 W이다. 효율이 최대가 되는 부하 S_η,max은(는) 몇 kVA인가?

S = 50 kVAP_core = 150 WP_cu,fl = 300 W

S_η,max = kVA

3용액

1.저항의 직렬·병렬

답: I_R1 = 0.8612 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 = 8 + 5 = 13 Ω

R₂ ∥ 13 = 5·13/(5+13) = 3.611 Ω

R_eq = R₁ + 3.611 = 8 + 3.611 = 11.61 Ω

전원 전류

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

I_R1 = V₁/R_eq = 10/11.61 = 0.8612 A

답

I_R1 = 0.8612 A

2.저항의 직렬·병렬

답: I_R1 = 0.9067 A

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 = 3 + 10 = 13 Ω

R₄ ∥ 13 = 3.059 Ω

R₃ + 3.059 = 5.059 Ω

R₂ ∥ 5.059 = 2.515 Ω

R_eq = R₁ + 2.515 = 3 + 2.515 = 5.515 Ω

전원 전류

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

I_R1 = V₁/R_eq = 5/5.515 = 0.9067 A

답

I_R1 = 0.9067 A

3.마디 해석

답: I_R1 = 0.7744 A

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/15 + (V_A − 10)/3 + (V_A − V_B)/10 = 0

0.5·V_A − 0.1·V_B = 3.333

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/4 + (V_B − V_A)/10 = 1

−0.1·V_A + 0.35·V_B = 1

풀기

Δ = (0.5)(0.35) − (−0.1)(−0.1) = 0.165

V_A = Δ₁/Δ = 1.267/0.165 = 7.677 V

V_B = Δ₂/Δ = 0.8333/0.165 = 5.051 V

답

I_R1 = (V₁ − V_A)/R₁ = (10 − 7.677)/3 = 0.7744 A

4.마디 해석

답: V_A = 5.695 V

마디 A에서의 KCL

저항을 통해 A에서 나가는 전류는 전원이 A로 밀어 넣는 전류와 같습니다.

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

0.55·V_A − 0.25·V_B = 2.4

마디 B에서의 KCL

종속 전원은 g·V_A를 마디 B로 밀어 넣습니다. 독립 전원처럼 다룬 다음 V_A 항을 좌변으로 옮기세요.

(V_B − V_A)/R₃ + V_B/R₄ = 0.05·V_A

−0.3·V_A + 0.5833·V_B = 0

풀기

Δ = (0.55)(0.5833) − (−0.25)(−0.3) = 0.2458

V_A = Δ₁/Δ = 1.4/0.2458 = 5.695 V

V_B = Δ₂/Δ = 0.72/0.2458 = 2.929 V

답

V_A = 5.695 V

5.테브난·노턴

답: I_N = 0.3 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 = 20·5/(20+5) = 4 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 4 + 12 = 16 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) = 24·5/(20+5) = 4.8 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 = 4.8/16 = 0.3 A

6.테브난·노턴

답: P_L = 2.765 W

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

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

R₁ ∥ R₂ = 10·5/(10+5) = 3.333 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 3.333 + 4 = 7.333 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 + 1·3.333 = 7.333 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 7.333 + 1·4 = 11.33 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) = 11.33/(7.333 + 30) = 0.3036 A

P_L = I_L²·R_L = 0.3036²·30 = 2.765 W

7.RC·RL 과도 현상

답: v_C = 5.836 V

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.

커패시터에서 본 테브난 등가 회로

R_th를 구하려면 전원을 단락하고, 최종 전압을 구하려면 커패시터를 개방하세요.

R_th = R₁ ∥ R₂ = 3.3·6.8/(3.3 + 6.8) = 2.222 kΩ

v_C(∞) = 30·6.8/(3.3 + 6.8) = 20.2 V

시정수

τ = R_th·C = 2.222·33 = 73.32 ms

충전 곡선

v_C(t) = 20.2·(1 − e^−25/73.32) = 5.836 V

답

v_C = 5.836 V

8.RC·RL 과도 현상

답: v_C = 7.002 V

초기값, 최종값, 시정수

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

v_C(0) = 3 V, v_C(∞) = V_s = 12 V

τ = R·C = 10 kΩ · 68 µF = 680 ms

v_C(t) = 12 + (3 − 12)·e^−t/τ

주어진 시각의 전압

v_C(400) = 12 + (−9)·e^−400/680 = 7.002 V

답

v_C = 7.002 V

9.교류 임피던스와 페이저

답: I = 0.1933 A

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

ω = 2πf = 2π·200 = 1257 rad/s

X_L = ωL = 1257·0.1 = 125.7 Ω

X_C = 1/(ωC) = 1/(1257·47·10⁻⁶) = 16.93 Ω

임피던스

직렬에서는 임피던스를 복소수로 더합니다: Z = R + j(X_L − X_C).

|Z| = √(R² + (X_L − X_C)²) = √(60² + (108.7)²) = 124.2 Ω

전류

직렬 회로의 모든 소자에는 같은 전류가 흐릅니다.

I = V/|Z| = 24/124.2 = 0.1933 A

답

I = 0.1933 A

10.교류 임피던스와 페이저

답: f₀ = 410.9 Hz

공진

공진 시 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스가 상쇄됩니다: ωL = 1/(ωC). 전원 주파수와는 관계없습니다.

f₀ = 1/(2π√(LC)) = 1/(2π·√(0.15·1·10⁻⁶)) = 410.9 Hz

답

f₀ = 410.9 Hz

11.교류 전력과 역률

답: cos φ = 0.8533

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.

각 부하의 무효 전력

지상 부하는 무효 전력을 소비하고(Q > 0), 진상 부하는 무효 전력을 공급합니다(Q < 0).

Q₁ = 22·tan(arccos 0.6) = 29.33 kvar

Q₂ = 0 = 0 kvar

합계

P = 22 + 26 = 48 kW

Q = 29.33 + 0 = 29.33 kvar

S = √(48² + 29.33²) = 56.25 kVA

전체 역률

cos φ = P/S = 48/56.25 = 0.8533 지상

답

cos φ = 0.8533

12.교류 전력과 역률

답: C = 97.01 µF

보상 전후의 무효 전력

유효 전력 P는 변하지 않고, 전원에서 끌어오는 무효 전력만 변합니다.

Q₁ = P·tan φ₁ = 5·tan(36.87°) = 3.75 kvar

Q₂ = P·tan φ₂ = 5·tan(18.19°) = 1.643 kvar

Q_C = Q₁ − Q₂ = 2.107 kvar

정전 용량

전원에 병렬로 연결한 커패시터는 Q = V²·ωC를 공급합니다.

C = Q_C/(2πf·V²) = 2107/(2π·60·240²) = 97.01 µF

답

C = 97.01 µF

13.3상 전력

답: I_L = 193.4 A

전기 입력 전력

P_in = P_out/η = 110/0.92 = 119.6 kW

선전류

I_L = P_in/(√3·V_L·cos φ) = 119565/(√3·415·0.86) = 193.4 A

답

I_L = 193.4 A

14.3상 전력

답: C_ph = 389.3 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 = 415/√3 = 239.6 V, ω = 2π·50 = 314.2 rad/s

C_ph = (Q_C/3)/(ω·V²) = 7022/(314.2·239.6²) = 389.3 µF

답

C_ph = 389.3 µF

15.변압기

답: I_LV = 1042 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.

정격 전류

두 권선은 같은 피상 전력을 전달합니다.

I_LV = S/V = 250000/240 = 1042 A

답

I_LV = 1042 A

16.변압기

답: S_η,max = 35.36 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

x²·300 = 150 → x = √(150/300) = 0.7071

최대 효율에서의 부하

S_η,max = x·S = 0.7071·50 = 35.36 kVA

답

S_η,max = 35.36 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

전원 전류

답

마디 설정

마디 A에서 KCL

마디 B에서 KCL

풀기

답

마디 A에서의 KCL

마디 B에서의 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

커패시터에서 본 테브난 등가 회로

시정수

충전 곡선

답

초기값, 최종값, 시정수

주어진 시각의 전압

답

리액턴스

임피던스

전류

답

공진

답

각 부하의 무효 전력

합계

전체 역률

답

보상 전후의 무효 전력

정전 용량

답

전기 입력 전력

선전류

답

보상 전후의 무효 전력

커패시터가 공급하는 무효 전력

상당 정전 용량

답

정격 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