실험 22. AC회로의 전력과 역률, 3상 전원(예비보고서)

소개글

실험 22. AC회로의 전력과 역률, 3상 전원(예비보고서)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

▣ 실험 목적
▣ 실험 이론

(1) AC 회로의 전력과 역률
(2) 3상 전원
(3) 3상 부하 : 평형 형 부하에서의 선전압과 상전압
(4) 3상 부하 : 평형 △형 부하에서의 선전압과 상전압
▣ 예비과제
(1) 이론에서 설명된 식들을 유도하라.
(2) 교류회로의 유효 전력, 무효전력, 피상전력, 복소전력과 역률의 의미를 설명하라.
(3) 전력을 공급하는 전원의 입장에서 교류회로의 역률 중요성과 역률 개선책에 대해 설명하라.
(4) 3상전원이 단상전원에 비해 유리한 특성을 정리하고 그 이유를 설명하라.
(5) <그림 22.5(a)>의 평행 Y 형 회로가 포함된 평형 3상 회로에서 선전압, 선전류, 상전압, 상전류, 평균전력, 무효전력과 역률을 구하는 식을 유도하라.
(6) <그림 22.6(a)>의 평행 형 회로가 포함된 평형 3상 회로에서 선전압, 선전류, 상전압, 상전류, 평균전력, 무효전력과 역률을 구하는 식을 유도하라.

본문내용

예비과제
(1) 이론에서 설명된 식들을 유도하라.
,
순시전력
(22.3)을 (22.4)코사인 법칙을 적용하면
(22.5)을 (22.6)코사인 법칙을 적용하면
,
회로의 부하가 R만으로 구성 되었다면 전압과 전류의 위상차가 이므로
순시전력
부하가 인덕터로만 구성되었다면 이므로
순시전력
부하가 커패시터로만 구성되었다면 이므로
피상 전력
3상 전원
(22.19)를 페이저로 표시하면
선전압
선전압
선전압
선전압과 상전압의 크기를 각각 라 하면
상전류
선전류
선전류
선전류
선전류와 상전류의 크기를 각각 라 하면
(2) 교류회로의 유효 전력, 무효전력, 피상전력, 복소전력과 역률의 의미를 설명하라.
⇒유효 전력 : 부하에서 실제 유효한 일로 바뀌는 전력. 교류 전류 회로에서 단자 전압과 유효 전력과 위상이 같은 전류 성분과의 곱으로 이룬다.
⇒무효 전력 : 유효 전력에 대응하는 말로서 교류회로에 흐르는 전류에는 전력의 전송에 기여하는 유효성분과 기여하지 않는 무효성분이 있는데, 이 중 무효성분의 크기와 전압의 크기와의 곱에 비례하는 양을 말한다.
⇒피상 전력 : 교류 전류의 부하나 전원의 용량을 나타내는 데 사용하는 값(교류회로에서 전압과 전류의 실효치의 곱)
⇒복소 전력 : 전압, 전류에 대하여 복소수 표현을 쓰는 경우의 전력
⇒역 률 : 교류회로에서 유효전력과 피상전력과의 비(직류에서는 전압과 전류와의 곱이 전력이 되나 교류에서는 전류와 전압의 실효치와의 곱이 반드시 전력으로 되지는 않는다. 교류회로에서는 전압과 전류와의 곱을 피상전력이라하고 이에 역률을 곱해야 비로서 전력이 된다.)
(3) 전력을 공급하는 전원의 입장에서 교류회로의 역률 중요성과 역률 개선책에 대해 설명하라.
역률은 전기기기에 실제로 걸리는 전압과 전류가 얼마나 유효하게 일을 하는가의 비율을 의미한다. 즉 역률이 클수록 전원측에서 보면 같은 부하에 대하여 적은 전류를 흘려보내도 되므로 전압 강하가 적어지고 전원설비의 이용효과가 커지는 이점이 있다.
개선책으로는 적당한 크기의 캐패시터를 선택함으로서 역률을 1에 가깝게 만들어 전류를 전압과 완전히 동상으로 만들 수 있다.
(4) 3상전원이 단상전원에 비해 유리한 특성을 정리하고 그 이유를 설명하라.
⇒단상 또는 2상의 입력이 필요할 때는 따로 다른 방식으로 발전할 필요없이 3상 시스템으로부터 가져올 수 있으며 3상보다 더 많은 위상이 필요할 때 조차도 주어진 3상의 조작을 통해 필요한 위상을 제공 할 수 있다.
⇒3상 시스템에서 순시전력은 파동형태가 아닌 일정한 값을 갖기 때문에 일정한 전력전송과 3상전동기의 떨림을 적게하는 결과를 가져온다.
⇒똑같은 전력량을 전송할 때 3상 시스템은 단상 시스템보다 더 경제적이다. 3상 시스템에서 필요로 하는 전선의 양은 등가의 단상 시스템에서 필요로 하는 양보다 적기 때문이다.
(5) <그림 22.5(a)>의 평행 Y 형 회로가 포함된 평형 3상 회로에서 선전압, 선전류, 상전압, 상전류, 평균전력, 무효전력과 역률을 구하는 식을 유도하라.
, , 이면
선전압
선전류
, ,
상전압
, ,
상전류
, ,
는 rms값이다.
, ,
상전류의 값은 상전압과 만큼 위상이 뒤진다면
, ,
순시전력
따라서 평형3상 시스템에서 전체 순시전력은 상수가 된다.
여기에서 부하의 각 상당 평균전력 이므로
각 상당 무효전력
역률
(6) <그림 22.6(a)>의 평행 형 회로가 포함된 평형 3상 회로에서 선전압, 선전류, 상전압, 상전류, 평균전력, 무효전력과 역률을 구하는 식을 유도하라.
상전류
, ,
선전류
상전압
, ,
선전압
, ,
평균전력과 무효전력, 역률은 (5)과 같다.

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