강의노트 전기 공급 방식의 종류

여러가지 전기 공급 방식 가운데 현재 많이 사용되는 방식은 다음과 같은 종류가 있습니다.

• 단상 2선식
• 단상 3선식
• 3상 3선식
• 3상 4선식

이들을 각각 알아보면 다음과 같습니다.

(1) 단상 2선식

이 방식은 수용가의 저압 전등용 배전에 주로 사용됩니다. 이 방식의 회로를 아래 그림에 나타내었습니다. 변압기 저압측의 1단자는 고저압선의 혼촉에 의한 저압선의 전위 상승을 억제하기 위하여 접지합니다.

공급 전력

이 방식의 공급 전력은 상전압 $V$와 선전류가 $I$ 가 그림에서와 같이 표시될 때 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

$$P = VI$$

1선당 전력

1선이 공급하는 전력을 $P_1$ 이라 하면 이는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

$$P_1 = \frac{VI}{2}$$

전력 손실

단상 회로의 선로가 2개이고 양쪽 선로에서 동일한 손실이 발생하므로 전력 손실을 $P_l$이라고 하면 다음과 같습니다.

$$P_l = 2 I^2 R$$

1선당 전류

회로에 연결된 부하에 전달되는 1선당 전류는 다음과 같습니다.

$$I = \frac{P}{V}$$

(2) 단상 3선식

이 방식은 주상 변압기 저압측의 2개 권선을 직렬로 연결하여 접속점을 중성선으로 연결하여 3개의 선으로 전력을 공급하는 방식입니다. 이 방식의 회로를 아래 그림에 나타내었습니다. 현재는 거의 사용되지 않는 방식입니다.

공급 전력

이 방식의 공급 전력은 상전압 $V$와 선전류가 $I$ 가 그림에서와 같이 표시될 때 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

$$P = 2VI$$

1선당 전력

$$P_1 = \frac{2}{3}VI$$

전력 손실

$$P_l = 2 I^2 R$$

1선당 전류 (공급 전력이 동일한 경우)

$$I = \frac{P}{2V}$$

(3) 3상 3선식

변압기 2차측은 단상 변압기 3대를 이용하여 델타 결선을 적용하여 주로 사용하는데 부하가 적을 경우는 단상 변압기 2대를 V 결선하여 이용하다가 부하 증가시 델타 변압기로 확장 증설하여 사용할 수 도 있습니다. 아래 그림에 이 결선 방식을 나타내었습니다. 주상 변압기의 저압측 한 단자는 접지를 합니다.

공급 전력

이 방식의 공급 전력은 선(간) 전압 $V$와 선전류가 $I$ 가 그림에서와 같이 표시될 때 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

$$P = \sqrt 3 VI$$

1선당 전력

$$P_1 = \frac{\sqrt 3}{3}VI$$

전력 손실

$$P_l = 3 I^2 R$$

1선당 전류 (공급 전력이 동일한 경우)

$$I = \frac{P}{\sqrt 3 V}$$

(4) 3상 4선식

아래 그림에 이 방식을 나타내었습니다. 이 방식은 변압기 2차측을 Y 결선하여 중성선을 인출함으로써 상전압과 선간 전압을 모두 활용할 수 있도록 할 수 있습니다. 부하의 연결 방법에 따라 $380[\mathrm{V}]$와 $220[\mathrm{V}]$를 동시에 사용할 수 있다는 장점이 있습니다.

공급 전력

이 방식의 공급 전력은 상전압 $V$와 선전류가 $I$ 가 그림에서와 같이 표시될 때 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

$$P = 3VI$$

1선당 전력

$$P_1 = \frac{3}{4}VI$$

전력 손실

$$P_l = 3 I^2 R$$

1선당 전류 (공급 전력이 동일한 경우)

$$I = \frac{P}{3V}$$