t = 0에서 스위치가 닫히기 전에는 인덕터에 전류가 흐르지 않는다. 스위치를 닫은 뒤 얼마 후에 전류가 최종값의 75%에 도달하는가? t을(를) 구하시오.
Vs = 10 VR = 50 ΩL = 22 mH
t = ms
8.RC·RL 과도 현상어려움
R2 양단의 스위치가 오랫동안 열려 있었으므로 인덕터 전류는 정상 상태이다. t = 0에 스위치가 닫혀 R2을(를) 단락한다. t = 15 ms에서의 인덕터 전류 i을(를) 구하시오.
Vs = 24 VR1 = 10 ΩR2 = 10 ΩL = 220 mHt = 15 ms
i = A
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 = 20 ΩL = 150 mHC = 100 µF
I = A
10.교류 임피던스와 페이저어려움
저항 R1이(가) R2와(과) 커패시터 C의 병렬 조합과 직렬로 연결되어 230 V(실효값), 50 Hz 전원에 연결되어 있다. 임피던스의 크기 |Z|을(를) 구하시오.
V = 230 V (rms)f = 50 HzR1 = 30 ΩR2 = 30 ΩC = 100 µF
|Z| = Ω
11.교류 전력과 역률보통
두 부하가 230 V 단상 전원에 병렬로 연결되어 있다: 지상 역률 0.65의 25 kW 부하와 지상 역률 0.85의 20 kW 부하. 전원에서 흐르는 전체 전류 I을(를) 구하시오.
V = 230 VP1 = 25 kW, pf1 = 0.65 지상P2 = 20 kW, pf2 = 0.85 지상
I = A
12.교류 전력과 역률어려움
단상 부하가 240 V, 60 Hz 전원에서 지상 역률 0.75로 26 kW를 소비한다. 150 µF 커패시터를 부하와 병렬로 연결한다. 전원에서 본 새 역률 cos φ을(를) 구하시오.
P = 26 kWpf1 = 0.75V = 240 Vf = 60 HzC = 150 µF
cos φ =
13.3상 전력보통
평형 3상 부하가 선간 전압 480 V의 전원에서 선전류 80 A를 끌어 쓴다. 역률은 0.9(지상)이다. 부하가 소비하는 전체 유효 전력 P을(를) kW 단위로 구하시오.
VL = 480 VIL = 80 Acos φ = 0.9
P = kW
14.3상 전력어려움
평형 3상 부하가 690 V(선간), 60 Hz 전원에서 역률 0.75(지상)로 300 kW를 소비한다. 부하에 병렬로 연결한 3상 커패시터 뱅크로 전체 역률을 0.98(지상)까지 높여야 한다. 유효 전력은 변하지 않는다. 커패시터는 Y 결선이다. 각 커패시터의 정전 용량 Cph을(를) µF 단위로 구하시오.
P = 300 kWpf1 = 0.75pf2 = 0.98VL = 690 Vf = 60 Hz
Cph = µF
15.변압기보통
단상 25 kVA, 10000/400 V 변압기가 정격 부하로 운전 중이다. 이상 변압기로 본다. 저압 권선의 전류 ILV을(를) 구하시오.
S = 25 kVAV1 = 10000 VV2 = 400 V
ILV = A
16.변압기어려움
단상 25 kVA 변압기의 철손은 200 W이고 정격 부하에서의 동손은 600 W이다. 이 변압기가 정격 kVA의 75%를 역률 0.8(지상)로 공급한다. 이 부하에서의 전체 손실 Ploss을(를) 와트 단위로 구하시오.
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 = 25·tan(arccos 0.65) = 29.23 kvar
Q2 = 20·tan(arccos 0.85) = 12.39 kvar
합계
P = 25 + 20 = 45 kW
Q = 29.23 + 12.39 = 41.62 kvar
S = √(45² + 41.62²) = 61.3 kVA
전체 전류
I = S/V = 61298/230 = 266.5 A
답
I = 266.5 A
12.교류 전력과 역률
답: cos φ = 0.7975
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.
보상 전후의 무효 전력
유효 전력 P는 변하지 않고, 전원에서 끌어오는 무효 전력만 변합니다.
Q1 = 26·tan(arccos 0.75) = 22.93 kvar
QC = V²·2πf·C = 240²·2π·60·150·10⁻⁶ = 3257 var = 3.257 kvar
Q2 = 22.93 − 3.257 = 19.67 kvar
새 피상 전력
S2 = √(26² + 19.67²) = 32.6 kVA
새 역률
cos φ = P/S2 = 26/32.6 = 0.7975
답
cos φ = 0.7975
13.3상 전력
답: P = 59.86 kW
평형 3상 계통: Y(성형) 결선에서는 선간 전압이 상전압의 √3배, VL = √3·Vph이고, 선전류는 상전류와 같습니다. Δ(삼각) 결선에서는 선간 전압이 상전압과 같고 선전류는 상전류의 √3배, IL = √3·Iph입니다. 전체 전력은 한 상 전력의 세 배입니다: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.
피상 전력
S = √3·VL·IL = √3·480·80 = 66.51 kVA
유효 전력
P = S·cos φ = 66.51·0.9 = 59.86 kW
답
P = 59.86 kW
14.3상 전력
답: Cph = 1135 µF
평형 3상 계통: Y(성형) 결선에서는 선간 전압이 상전압의 √3배, VL = √3·Vph이고, 선전류는 상전류와 같습니다. Δ(삼각) 결선에서는 선간 전압이 상전압과 같고 선전류는 상전류의 √3배, IL = √3·Iph입니다. 전체 전력은 한 상 전력의 세 배입니다: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. 역률 개선: 커패시터는 무효 전력을 부하 가까이에서 공급합니다, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). 세 커패시터는 각각 QC/3 = V²·ω·C를 공급하며, 여기서 V는 그 커패시터에 걸리는 전압으로 Δ 뱅크에서는 VL, Y 뱅크에서는 VL/√3입니다.
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.
ILV = S/V = 25000/400 = 62.5 A
답
ILV = 62.5 A
16.변압기
답: Ploss = 537.5 W
변압기 손실: 철손(히스테리시스손과 와전류손)은 전압에 따라 정해지며 부하와 관계없이 일정합니다. 권선의 동손은 전류의 제곱에 비례하므로 정격 부하의 x배 부하에서는 x²·Pcu,fl입니다. 효율 η = Pout/(Pout + Pcore + Pcu)이고, Pout = x·S·pf입니다. 효율은 동손이 철손과 같아지는 부하에서 최대가 됩니다.