2001년 전기기사 실기 2회 2번 해설 <010202>

2. 210V 10kW 역률 루트3/2(지상)인 3상 부하와 210V 5kW 역률 1.00인 단상 부하가 있다. 그림과 같이 단상 변압기 2대로 V결선하여 이들 부하에 공급하고자 한다. 다음 각 질문에 답하시오.
변압기의 표준 용량[kVA]

5

7.5

10

15

20

25

50

75

100

(1) 공용상과 전용상을 동일한 용량의 것으로 하는 경우에 변압기의 용량은 몇 kVA를 사용하여야 하는가?
(2) 공용상과 전용상을 각각 다른 용량의 것으로 하는 경우에 변압기의 용량은 각각 몇 kVA를 사용하여야 하는가?

해설

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공용상 : 그림에서 3상부하와 단상 부하 모두에 전력공급하는 변압기(aTr)
전용상 : 그림에서 3상부하에만 전력공급하는 변압기(bTr),(3상 전용)
(1) 공용상과 전용상을 동일한 용량의 것으로 할 경우 a,b변압기중 큰 용량에 맞추어 계산한다.
V결선이므로, 변압기의 용량이 P라면, V결선 전체의 용량은 루트3배가 된다는 것을 이용하여 b변압기의 용량을 계산하고, 그를통해 a변압기 용량을 이어서 계산한다.

a변압기가 11.28kVA로 더 큰 용량이 선정되므로 표에서 15kVA를 기준으로 선정할 수 있다.
(2) 공용상과 전용상을 각각 다른 용량의 것으로 하는 경우에 변압기의 용량은 각각 몇 kVA를 사용하여야 하는가?
각각 다른 용량의 경우 a변압기는 15kVA, b변압기는 6.67kVA보다 큰 7.5kVA를 선정할 수 있다.
즉, 공용상 15kVA, 전용상 7.5kVA선정

추가해설

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이 문제는 나도 처음에 잘 이해가 가지 않아 여러번 다시 풀어본 문제이다.
일단 전용상을 통해서 3상부하에 공급하는 전력을 알아내야하는 것이 먼저이므로, 문제접근을 3상 부하를 기준으로 해야한다. 그 다음에 공용상에서는 3상부하에 공급하는 전력을 앞에서 알아냈으므로, 거기서 추가로 5kW의 부하(유효전력)이 추가된다는 것을 이용하여 a변압기의 전체 용량을 구하는 것이다. 즉, b변압기에서 3상에 공급하는 전력을, a변압기에서는 3상에 공급하는 전력과 단상에 공급하는 전력을 모두 계산해서 구해야한다.
공용상, 전용상 문제는 2001년 시험 이후로 나온적은 없다. 용어가 다시 나온다면 당황할 수 있으므로, 알아두길 바라고 V결선의 경우는 종종 계산문제를 내기 때문에, 유효,무효,피상 전력을 계산하는 방법에 대한 정확한 이해가 필요. 단위가 W인지 VA인지 VAR인지 정확하게 판단하여 유효, 무효, 피상 전력을 계산한다.

V결선시에는 변압기 1대의 용량의 루트3배만큼 부하에 전력을 공급할 수 있다.

V결선에 대하여, 변압기용량의 루트3배가 되는이유 - https://lifelectronics.tistory.com/m/101