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

R₂에 흐르는 전류 I_R2을(를) 구하시오.

V₁ = 18 VR₁ = 4 ΩR₂ = 8 ΩR₃ = 3 ΩR₄ = 20 Ω

I_R2 = A

2.저항의 직렬·병렬어려움

전원이 공급하며 R₁에 흐르는 전류 I_R1을(를) 구하시오.

V₁ = 5 VR₁ = 4 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 2 ΩR₄ = 20 ΩR₅ = 30 ΩR₆ = 4 Ω

I_R1 = A

3.마디 해석보통

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

V₁ = 30 VI_s = 4 AR₁ = 12 ΩR₂ = 12 ΩR₃ = 5 ΩR₄ = 12 Ω

I_R1 = A

4.마디 해석어려움

A와 B 사이의 전압원 Vₛ는 + 단자가 A에 있으므로 V_A − V_B = Vₛ가 됩니다. 슈퍼노드를 이용한 마디 해석법으로 화살표처럼 A에서 B로 전압원을 지나는 전류 I_x을(를) 구하시오.

V₁ = 12 VI_s = 5 AV_s = 6 VR₁ = 25 ΩR₂ = 2 ΩR₃ = 5 Ω

I_x = A

5.테브난·노턴보통

단자 a–b에서 본 테브난 저항 R_th을(를) 구하시오.

V₁ = 6 VR₁ = 6 ΩR₂ = 8 ΩR₃ = 12 Ω

R_th = Ω

6.테브난·노턴어려움

a–b 사이에 부하 R_L = 8 Ω을 연결한다. 테브난 등가 회로를 이용해 부하에 전달되는 전력 P_L을(를) 구하시오.

V₁ = 5 VI_s = 2.5 AR₁ = 6 ΩR₂ = 12 ΩR₃ = 6 ΩR_L = 8 Ω

P_L = W

7.RC·RL 과도 현상보통

t = 0에서 스위치가 닫히기 전에는 인덕터에 전류가 흐르지 않는다. 스위치를 닫은 뒤 얼마 후에 전류가 최종값의 50%에 도달하는가? t을(를) 구하시오.

V_s = 6 VR = 50 ΩL = 100 mH

t = ms

8.RC·RL 과도 현상어려움

t = 0에서 스위치가 닫히기 직전, 커패시터 전압은 표시된 극성으로 8 V이다. v_C이(가) 6.8 V에 도달하는 데 걸리는 시간은? t을(를) 구하시오.

V_s = 6 VR = 4.7 kΩC = 33 µFv_C(0) = 8 V

t = ms

9.교류 임피던스와 페이저보통

직렬 RLC 회로가 12 V (실효값), 500 Hz 전원에 연결되어 있다. 전원에서 공급받는 유효 전력 P을(를) 구하시오.

V = 12 V (rms)f = 500 HzR = 80 ΩL = 20 mHC = 10 µF

P = W

10.교류 임피던스와 페이저어려움

저항 R₁이(가) R₂와(과) 커패시터 C의 병렬 조합과 직렬로 연결되어 100 V(실효값), 60 Hz 전원에 연결되어 있다. 실효 전류 I을(를) 구하시오.

V = 100 V (rms)f = 60 HzR₁ = 50 ΩR₂ = 30 ΩC = 100 µF

I = A

11.교류 전력과 역률보통

단상 전동기가 240 V 전원에서 지상 역률 0.65로 33 kW를 소비한다. 전동기가 소비하는 무효 전력 Q을(를) 구하시오.

P = 33 kWpf = 0.65V = 240 V

Q = kvar

12.교류 전력과 역률어려움

150 kVA 단상 변압기가 지상 역률 0.7의 59 kW 부하에 전력을 공급한다. 변압기가 kVA 정격에 도달하기 전까지 저항성(역률 1) 부하로 추가할 수 있는 유효 전력 ΔP은(는) 얼마인가?

S_max = 150 kVAP₁ = 59 kWpf₁ = 0.7

ΔP = kW

13.3상 전력보통

상당 임피던스가 12 + j16 Ω인 평형 Y 결선 부하가 선간 전압 415 V의 평형 3상 전원에 연결되어 있다. 부하가 흡수하는 전체 유효 전력 P을(를) kW 단위로 구하시오.

V_L = 415 VZ = 12 + j16 Ω 상당

P = kW

14.3상 전력어려움

평형 3상 부하가 480 V(선간), 50 Hz 전원에서 역률 0.65(지상)로 75 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 = 75 kWpf₁ = 0.65pf₂ = 0.95V_L = 480 Vf = 50 Hz

C_ph = µF

15.변압기보통

출력 저항이 400 Ω인 증폭기가 이상 변압기를 통해 16 Ω 스피커를 구동한다. 최대 전력 전달을 위해 증폭기에서 본 스피커는 400 Ω으로 보여야 한다. 권수비 a = N₁/N₂을(를) 구하시오.

R_s = 400 ΩR_L = 16 Ω

a =

16.변압기어려움

단상 250 kVA 변압기의 철손은 1250 W이다. 정격 부하, 역률 0.85(지상)에서 효율은 97%이다. 전부하 동손 P_cu,fl을(를) 와트 단위로 구하시오.

S = 250 kVAP_core = 1250 Wpf = 0.85η = 97%

P_cu,fl = W

3용액

1.저항의 직렬·병렬

답: I_R2 = 1.344 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 = 3 + 20 = 23 Ω

R₂ ∥ 23 = 8·23/(8+23) = 5.935 Ω

R_eq = R₁ + 5.935 = 4 + 5.935 = 9.935 Ω

전원 전류

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

I_R1 = V₁/R_eq = 18/9.935 = 1.812 A

R₂에 흐르는 전류

R₁의 전압 강하를 빼면 마디 A의 전압, 즉 R₂ 양단 전압이 됩니다.

V_A = V₁ − I_R1·R₁ = 18 − 1.812·4 = 10.75 V

I_R2 = V_A/R₂ = 10.75/8 = 1.344 A

답

I_R2 = 1.344 A

2.저항의 직렬·병렬

답: I_R1 = 0.8682 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 = 30 + 4 = 34 Ω

R₄ ∥ 34 = 12.59 Ω

R₃ + 12.59 = 14.59 Ω

R₂ ∥ 14.59 = 1.759 Ω

R_eq = R₁ + 1.759 = 4 + 1.759 = 5.759 Ω

전원 전류

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

I_R1 = V₁/R_eq = 5/5.759 = 0.8682 A

답

I_R1 = 0.8682 A

3.마디 해석

답: I_R1 = 2.62 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 = 30 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/12 + (V_A − 30)/12 + (V_A − V_B)/5 = 0

0.3667·V_A − 0.2·V_B = 2.5

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/12 + (V_B − V_A)/5 = (−4)

−0.2·V_A + 0.2833·V_B = −4

풀기

Δ = (0.3667)(0.2833) − (−0.2)(−0.2) = 0.06389

V_A = Δ₁/Δ = −0.09167/0.06389 = −1.435 V

V_B = Δ₂/Δ = −0.9667/0.06389 = −15.13 V

답

I_R1 = (V₁ − V_A)/R₁ = (30 − −1.435)/12 = 2.62 A

4.마디 해석

답: I_x = −4.395 A

슈퍼노드 만들기

A와 B 사이의 전압원에는 미지의 전류가 흐르므로 A나 B에서 따로 KCL을 쓸 수 없습니다. A, B와 전원을 하나의 슈퍼노드로 묶으세요. 들어오는 전류와 나가는 전류가 같습니다.

V_B = V_A − 6

(V_A − V₁)/R₁ + V_A/R₂ + V_B/R₃ = I_s

풀기

(V_A − 12)/25 + V_A/2 + (V_A − 6)/5 = 5

V_A·(1/25 + 1/2 + 1/5) = 5 + 12/25 + 6/5 = 6.68

V_A = 6.68/0.74 = 9.027 V

V_B = 3.027 V

전압원을 지나는 전류

마디 A만의 KCL: R₁을 통해 들어오는 전류는 R₂와 전압원을 통해 나갑니다.

I_R1 = (12 − 9.027)/25 = 0.1189 A

I_x = I_R1 − V_A/R₂ = 0.1189 − 9.027/2 = −4.395 A

답

I_x = −4.395 A

결과가 음수이면 실제 전류는 화살표와 반대로 흐릅니다.

5.테브난·노턴

답: R_th = 15.43 Ω

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 = 6·8/(6+8) = 3.429 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 3.429 + 12 = 15.43 Ω

6.테브난·노턴

답: P_L = 19.82 W

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

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

R₁ ∥ R₂ = 6·12/(6+12) = 4 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 4 + 6 = 10 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) = 3.333 + 2.5·4 = 13.33 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 13.33 + 2.5·6 = 28.33 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) = 28.33/(10 + 8) = 1.574 A

P_L = I_L²·R_L = 1.574²·8 = 19.82 W

7.RC·RL 과도 현상

답: t = 1.386 ms

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 = 100 mH / 50 Ω = 2 ms

i(∞) = V_s/R = 6/50 = 0.12 A

시간에 대해 풀기

0.5 = 1 − e^−t/τ → t = −τ·ln(1 − 0.5)

t = −2·ln(0.5) = 1.386 ms

답

t = 1.386 ms

8.RC·RL 과도 현상

답: t = 142.1 ms

초기값, 최종값, 시정수

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

v_C(0) = 8 V, v_C(∞) = V_s = 6 V

τ = R·C = 4.7 kΩ · 33 µF = 155.1 ms

v_C(t) = 6 + (8 − 6)·e^−t/τ

시간에 대해 풀기

6.8 = 6 + (2)·e^−t/τ → e^−t/τ = (6.8 − 6)/(8 − 6) = 0.4

t = τ·ln((8 − 6)/(6.8 − 6)) = 155.1·ln(2.5) = 142.1 ms

답

t = 142.1 ms

9.교류 임피던스와 페이저

답: P = 1.565 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 = 62.83 Ω, X_C = 31.83 Ω

임피던스

|Z| = √(80² + (31)²) = 85.8 Ω

유효 전력

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

I = 12/85.8 = 0.1399 A

P = I²·R = 0.1399²·80 = 1.565 W

답

P = 1.565 W

10.교류 임피던스와 페이저

답: I = 1.541 A

리액턴스

X_C = 1/(2π·60·100·10⁻⁶) = 26.53 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 = 13.16 − j14.89 Ω

전체 임피던스

Z = 50 + 13.16 − j14.89 = 63.16 − j14.89 Ω

|Z| = √(63.16² + 14.89²) = 64.89 Ω

전류

I = V/|Z| = 100/64.89 = 1.541 A

답

I = 1.541 A

11.교류 전력과 역률

답: Q = 38.58 kvar

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.

위상각

φ = arccos(0.65) = 49.46°, tan φ = 1.169

무효 전력

Q = P·tan φ = 33·1.169 = 38.58 kvar

답

Q = 38.58 kvar

12.교류 전력과 역률

답: ΔP = 78.39 kW

기존 부하의 무효 전력

Q₁ = 59·tan(arccos 0.7) = 60.19 kvar

최대 전체 유효 전력

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

P = √(S_max² − Q₁²) = √(150² − 60.19²) = 137.4 kW

추가 유효 전력

ΔP = 137.4 − 59 = 78.39 kW

답

ΔP = 78.39 kW

13.3상 전력

답: P = 5.167 kW

상전압

V_ph = 415/√3 = 239.6 V

상전류

|Z| = √(12² + 16²) = 20 Ω

I_ph = 239.6/20 = 11.98 A

전체 유효 전력

각 임피던스의 저항 성분만 유효 전력을 흡수합니다.

P = 3·I_ph²·R = 3·11.98²·12 = 5.167 kW

답

P = 5.167 kW

확인: cos φ = R/|Z| = 0.6이고, √3·V_L·I_L·cos φ도 같은 전력을 줍니다.

14.3상 전력

답: C_ph = 870.8 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 = 75·tan(acos 0.65) = 75·1.169 = 87.68 kvar

Q₂ = 75·tan(acos 0.95) = 75·0.3287 = 24.65 kvar

커패시터가 공급하는 무효 전력

Q_C = Q₁ − Q₂ = 63.03 kvar

상당 정전 용량

Y 뱅크에서 각 커패시터는 선과 중성점 사이에 연결됩니다.

V = 480/√3 = 277.1 V, ω = 2π·50 = 314.2 rad/s

C_ph = (Q_C/3)/(ω·V²) = 21011/(314.2·277.1²) = 870.8 µF

답

C_ph = 870.8 µF

15.변압기

답: a = 5

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.

환산 부하 정합

a²·16 = 400

a = √(400/16) = √25 = 5

답

a = 5

16.변압기

답: P_cu,fl = 5322 W

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.

출력 전력과 입력 전력

P_out = 250·0.85 = 212.5 kW

P_in = 212500/0.97 = 219072 W

전체 손실과 동손

P_loss = 219072 − 212500 = 6572 W

P_cu,fl = 6572 − 1250 = 5322 W

답

P_cu,fl = 5322 W

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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

R₂에 흐르는 전류

답

먼 쪽 끝부터 저항 합치기

전원 전류

답

마디 설정

마디 A에서 KCL

마디 B에서 KCL

풀기

답

슈퍼노드 만들기

풀기

전압원을 지나는 전류

답

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

모든 전원을 끄고 Rth 구하기

개방 전압 Vth 구하기

부하를 테브난 등가 회로에 연결하기

시정수와 최종 전류

시간에 대해 풀기

답

초기값, 최종값, 시정수

시간에 대해 풀기

답

리액턴스

임피던스

유효 전력

답

리액턴스

병렬 조합

전체 임피던스

전류

답

위상각

무효 전력

답

기존 부하의 무효 전력

최대 전체 유효 전력

추가 유효 전력

답

상전압

상전류

전체 유효 전력

답

보상 전후의 무효 전력

커패시터가 공급하는 무효 전력

상당 정전 용량

답

환산 부하 정합

답

출력 전력과 입력 전력

전체 손실과 동손

답

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

모든 전원을 끄고 R_th 구하기

개방 전압 V_th 구하기