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강의자료실 - 소방전기시설II -수업자료(4) | 소방행정학과

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(1)

■. 전력

1. 개요

1) 전력은 전류에 의해 단위시간당 할 수 있는 일의 양 2) 즉, 전기에너지가 다른 형태의 에너지로 변환될 때의 일률(매초 당 에너지) 3) 전력은 전압과 전류의 곱으로 표현 (×-직류 단상인 경우) 4) 전기에너지는 전력량이라고 하고 [kWh] 등의 단위를 사용 5) 시간에 따른 변화의 유무에 따라 변화가 없으면 직류전력, 변화가 있으면 교류전력이라 한다.

2. 교류전력

1) 형태

(1) 유효전력

① 전원에서 공급되어 부하에서 유효하게 사용되는 전력 ② 실제 사용전력

(2) 무효전력

① 부하에서 유용하지 않게 사용되는 전력 ② 즉, 전원에서 부하로 전달되지 않는 전력

(3) 피상전력

① 교류회로에서 전압의 실효값과 전류의 실효값의 곱으로 표현되는 전력 ② 유효전력과 무효전력의 벡터합 2) 계산식 구 분 단 상 삼 상 유효전력   cos  W   W    cos  cos W   W  무효전력   sin  Var  Var

  sin  sin Var

 Var 피상전력   

 VA  VA     

    VA  VA 여기서,  : 유효전력[W],  : 무효전력[Var],  : 피상전력[VA]   : 상전압[V], 상전류[A],   : 선간전압[V], 선전류[A]  : 전압[V],  : 전류[A],  : 이루는 각[rad]  : 저항[Ω],  : 리액턴스[Ω],  : 임피던스[Ω] 3) 벡터도  

 cos   

(2)

■. 전압

1. 전압의 종류

1) 전압은 전송방식에 따라 교류(AC)와 직류(DC)로 구분하며 공급하는 전압의 크기에 따라 저압, 고압, 특별고압으로 분류된다. 2) 전압의 종류 전압의 종류 교류 직류 저압 600[V] 이하 750[V] 이하 고압 600[V] 초과 7,000[V] 이하 750[V] 초과 7,000[V] 이하 특별고압 7,000[V] 초과

2. 전압강하

1) 개요

(1) 전압강하는 송전단전압과 수전단전압의 차이다.

(2) 즉, 선로를 통해 전기를 공급하면 임피던스, 어드미턴스, 부하의 크기 및 역률, 선로에 흐르

는 전류 등에 따라 송전단 전압에 비해 수전단 전압이 낮아지는데 이를 전압강하라 한다.

2) 전압강하 계산식 개념도 벡터도 정의 L jX R E s Er I IR θ θ θ IX  송전단전압  수전단 전압   부하전류   부하의 역률각   선로의 임피던스 수식유도 cos            

        ≅         ∴  ·   · 3) 전압강하 및 전선의 단면적 계산 [조건] ·교류의 경우 역률 cosɵ=1 ·각상 부하 평형, ·전선의 도전율은 97[%] ×   ×    ×  ×  ×    ×  ×   ×    전기방식 전압강하(정식) 전압강하(간이식) 전선 단면적 단상3선식,직류3선식 3상4선식              단상2선식 직류2선식                  3상3선식  



    

          A:전선의 단면적, L:전선 1본의 길이[m] C:전선의 도전율(97[%]) e1:외측선 또는 각상의 1선과 중성선 사이의 전압 강하[V] e2, e3 : 각 선간의 전압 강하[V]

(3)

3. 전압강하율

1) 개요

(1) 전압강하율은 전압강하의 수전단전압에 대한 백분율 이다.

(2) 전압강하는 송전단전압과 수전단전압의 차로 표시되며 이 값은 교류송전선로에

있어서는 선로의 임피던스, 어드미턴스, 부하의 크기 및 역률에 따라서 변한다.

2) 수식      ×        ×   

여기서,



: 송전단전압,



: 수전단전압,

: 전압강하

3) 대책

(1) 선로의 길이를 짧게 한다.

(2) 부하의 역률을 개선하여 부하전류의 크기를 적게한다.

(3) 전선의 굵기(단면적)를 크게하여 선로의 임피던스를 적게한다.

4. 전압변동율

1) 개요

(1) 전압변동율은 부하가 갑자기 변하였을 때 그 단자전압의 변화를 나타내는 것이다.

(2) 임의의 주어진 시간내에 부하의 변동(경부하, 중부하)에 따라 전압의 변동폭이

어떻게 되는지를 나타내는 변동의 범위를 말한다.

2) 수식      ×   

여기서,



: 무부하시 수전단전압,



: 전부하시 수전단전압

3) 대책

1) 전원측의 임피던스를 작게한다.

2) 전압조정장치를 설치한다.

3) 무효전력을 보상한다.

5. 계산 예

문제 1. 수신기로부터 0.5[km] 떨어진 장소에 감지기가 접속되어 있다. 감지기 회로에서 소 비되는 전류가 500[mA] 이고 전선이 2.5[mm2]일 때 전압강하는 몇 [V] 인가? 답) 단상 2선식의 전압강하 간이식 적용      ×  ×  ×  ×     

(4)

문제 2. 수신기로부터 배선거리 100[m]의 위치에 경종이 접속되어 있다. 경종이 명동될 때 의 명종의 단자전압을 구하시오. (단, 사이렌이 정격전력은 48[W]이며 전선은 2.5[mm2] NRI 전선이고 2.5[mm2] NRI 전선의 [km]당 전기저항은 8.75[Ω]이다. 또 한, 전압변동에 의한 부하전류의 변동은 무시한다.) 답) 전류        배선저항은 

  × 

   단상 2선식의 전압강하 정식 적용     ×  ×    경종의 단자전압          if, '전압변동에 의한 부하전류의 변동은 무시한다.‘ 라는 조건이 없는 경우 경종저항          (∵    ) 배선저항은 

  × 

   등가회로 경종의 단자전압           ×     문제 3. 경비실에서 500[m] 떨어진 공장(지상 6층, 지하 1층)에 각 층별 발신기세트를 2회 로씩 사용(총 14회로)하며, 전선을 NRI 2.5[mm2]할 때 직상층 우선경보방식에서의 전압강하를 구하여라. (단, 발신기의 경종은 50[mA], 표시등은 30[mA]의 전류가 소 모된다.) 답) 표시등의 소비전류 = 표시등은 7개 x 2회로 x 30[mA] = 0.42[A] 우선경보방식이므로 경종은 최대 3개층 x 2회로 = 경종 6개 x 50[mA] = 0.3[A] 따라서, 소비전류는 0.72[A]이다. 단상 2선식의 전압강하 간이식 적용      ×  ×  ×   

(5)

■. 전선

1. 전선의 종류

약 호 명 칭 최고허용온도 OW 옥외용 비닐절연전선 60[℃] DV 인입용 비닐절연전선 NR 400/750[V] 일반용 단심 비닐절연전선 70[℃] NRI 300/500[V] 기기배선용 단심 비닐절연전선 90[℃] CV 가교폴리에틸렌 절연비닐 외장케이블 MI 미네랄 인슐레이션 케이블 IH 하이파론 절연전선 95[℃] FP 내화케이블 -HP 내열전선 GV 접지용 비닐전선 E 접지선

2. 전선의 구비조건 및 전선 굵기 결정요소

전선의 구비조건(기.도.가.비.내) 전선 굵기 결정요소(허.기.진.전.경) ㆍ기계적 강도가 클 것 ㆍ도전율이 클 것 ㆍ가설이 쉽고 가격이 저렴할 것 ㆍ비중이 작을 것 ㆍ내구성이 좋을 것 ㆍ허용전류 : 안전하게 흘릴 수 있는 최대전류 ㆍ기계적 강도 : 기계적인 힘에 견딜 수 있는 능력 ㆍ전압강하 : 송전전압과 수전전압의 차 ㆍ전력손실: 1초 동안 전기가 일을 할 때 소비되는 손실 ㆍ경제성 : 최소경비가 되도록 결정

3. 전선 접속시 주의사항

1) 전선이 강도를 20[%] 이상 감소시키지 아니할 것 2) 접속부분은 절연전선의 절연물과 동등 이상의 절연능력이 있을 것 3) 접속슬리브, 전선 접속기류를 사용하여 접속하거나 또는 남땜을 할 것 4) 전기화학적 성절이 다른 도체를 접속하는 경우 접속부분에 부식이 생기지 않도록 할 것 5) 접속으로 인하여 전기저항이 증가하지 않을 것

4. 공칭단면적

1) 순서 공칭단면적[㎟] 순서 공칭단면적[㎟] 순서 공칭단면적[㎟] 순서 공칭단면적[㎟] ⓐ 0.5 ⓖ 6 ⓜ 70 ⓢ 300 ⓑ 0.75 ⓗ 10 ⓝ 95 ⓣ 400 ⓒ 1.0 ⓘ 16 ⓞ 120 ⓤ 500 ⓓ 1.5 ⓙ 25 ⓟ 150 ⓔ 2.5 ⓚ 35 ⓠ 185 ⓕ 4 ⓛ 50 ⓡ 240

(6)

5. 배선도

1) 배선기입방법

16[mm] 후강전선관에 1.5[mm2] 300/500[V] 기기배선용 단심비닐절연전선 4가닥을 넣어

천장은폐배선 한다.

(7)
(8)
(9)
(10)

■. 저압옥내배선 공사

1. 금속관 공사

1) 금속관 공사의 기준

(1) 저압 옥내배선의 사용전압이 400[V] 미만인 경우에는 제3종 접지공사를 할 것.

다만, 다음 중 하나에 해당하는 경우에는 그러하지 아니하다.

① 관의길이가 4[m] 이하인 것을 건조한 장소에 시설하는 경우

② 옥내배선의 사용전압이 직류 300[V] 또는 교류 대지전압 150[V]이하인 경

우에 그 전선을 넣는 관의 길이가 8[m]이하인 것을 사람이 쉽게 접촉할 우

려가 없도록 시설하는 때 또는 건조한 장소에 시설하는 경우

(2) 저압 옥내배선의 사용전압이 400[V] 이상인 경우에는 특별 제3종 접지공사를

할 것.(단, 사람이 접촉할 우려가 없도록 시설하는 경우에는 제3종 접지공사에

의할 수 있다.)

2) 금속관 공사의 배선방법

(1) 금속관을 구부릴 때 금속관의 단면이 심하게 변형되지 아니하도록 구부려진 굴

곡 바깥지름은 안지름의 6배 이상이 되어야 한다.

(2) 아우렛박스

2)

사이 또는 전선인입구를 가지는 기구 내의 금속관에는 3개소가 초

과하는 직각 또는 직각에 가까운 굴곡개소를 만들어서는 안된다.

(3) 관과 박스, 기타 이와 유사한 것과를 접속하는 경우로서 틀어 끼우는 방법에 의

하지 아니할 때는 로크너트 2개를 사용하여 박스 또는 캐비닛 접속부분의 양측

을 조일 것

(4) 관과 관의 연결은 커플링을 사용하고, 관의 끝부분은 리머를 사용하여 관 끝부

분을 매끄럽게 다듬는다.

3) 금속관 및 부속품의 연결과 지지, 굴곡

(1) 금속관 상호간의 접속은 커플링으로 접속할 것. 이 경우 조임 등은 확실하게 할

(2) 금속관과 박스, 기타 이와 유사한 것과를 접속하는 경우로서 틀어 끼우는 방법

에 의하지 아니할 때는 로크너트 2개를 사용하여 박스 또는 캐비닛 접속부분의

양측을 조일 것. 다만, 부싱 등으로 견고하게 부착할 경우에는 로크너트를 생략

할 수 있다.

(3) 금속관을 조영재

3)

에 따라서 시설하는 경우에는 새들 또는 행거 등으로 견고하

게 지지하고, 그 간격은 2[m] 이하로 하는 것이 바람직 하다.

(4) 관의 굴곡개소가 많은 경우 또는 관의 길이가 30[m]를 초과하는 경우에는 풀박

4)

를 설치하는 것이 바람직하다.

(5) 유니버셜엘보, 티, 크로스 등은 조영재에 은폐시켜서는 안된다. 다만, 그 부분을

점검할 수 있는 경우에는 그러하지 아니하다.

2) 아웃렛박스(outlex box) : 감지기, 유도등 및 전선의 접속 등에 사용되는 박스의 총칭 3) 조영재 : 전선을 고정시킬 수 있는 벽 등을 말한다. 4) 풀박스 : 배관이 긴 곳 또는 굴곡 부분이 많은 곳에서 시공이 용이하도록 전선을 끌어들이기 위한 배선 도중에 사용하는 박스

(11)

합성수지관 공사 가요전선관 공사 금속관 공사 4) 금속관공사에 사용되는 부품 명 칭 설 명 형 태 유니언커를링 (union coupling) 금속전선관 상호간을 접속하는데 사용되는 부품 (관이 고정되어 있을 때 사용) 커플링 (coupling) 금속전선관 상호간을 접속하는데 사용되는 부품 (관이 고정되어 있지 않을 때 사용) 유니버셜엘보 (universal elbow) 노출배관공사할 때 관을 직각으로 굽히는 곳에 사용하는 부품 노멀밴드 (normal bend) 매입배관공사할 때 관을 직각으로 굽히는 곳에 사용하는 부품 부싱 (bushing) 전선의 절연전선을 보호하기위해 금속관 끝에 취부하여 사용되는 부품 로크너트 (lock nut) 금속관과 박스를 접속할 때 사용되는 부품 최소 2개를 사용 링리듀셔 (ring reducer) 금속관을 아웃렛박스에 로크너트만으로 고정하 기 어려울 때 보조적으로 사용되는 부품 새들 (saddle) 관을 지지하는데 사용하는 부품 리머 (reamer) 금속관 말단의 모를 다듬기 위한 기구 파이프커터 (pipe cutter) 금속관을 절단하는 기구

(12)

2. 합성수지관(=경질비닐전선관) 공사

1) 합성수지관 공사의 기준

(1) 저압 옥내배선의 사용전압이 400[V] 미만인 경우에 합성수지관을 금속제 박스

에 접속하여 사용하는 때 또는 분진 방폭형 플레시블피팅을 사용하는 때는 박

스 또는 분진 방폭형 플렉시블피팅에 제3종 접지공사를 할 것. 다만, 다음 중

하나에 해당하는 경우에는 그러하지 아니하다.

① 건조한 장소에 시설하는 경우

② 옥내배선의 사용전압이 직류 300[V] 또는 교류 대지전압 150[V]이하인 경

우에 사람이 쉽게 접촉할 우려가 없도록 시설하는 경우

(2) 저압 옥내배선의 사용전압이 400[V] 이상인 경우에 합성수지관을 금속제 박스

에 접속하여 사용하는 때 또는 분진 방폭형 플레시블피팅을 사용하는 때는 박

스 또는 분진 방폭형 플렉시블피팅에 특별 제3종 접지공사를 할 것. 다만, 사람

이 접촉할 우려가 없도록 시설하는 때에는 제3종 접지공사에 의할 수 있다.

(3) 습기가 많은 장소 또는 물기가 있는 장소에 시설하는 경우에는 방습장치를 할 것

(4) 관 상호간 및 관과 박스의 삽입 깊이는 관 바깥지름의 1.2배(접착제를 사용하는

경우에는 0.8배)이상으로 하고 또는 꽂음 접속에 의하여 견고하게 접속할 것

(5) 관 지지점간의 거리는 1.5[m]이하로 하고, 또한 그 지지점은 관의 끝ㆍ관과 박

스의 접속점 및 관 상호간 의 접속점 등에 가까운 곳에 시설할 것

2) 합성수지관 공사방법 3) 합성수지관의 장점

(1) 가볍고 시공이 용이하다.

(2) 내부식성이다.

(3) 가격이 저렴하다.

(4) 절단이 용이하다.

(5) 접지가 불필요하다.

4) 금속관과의 비교 비 교 금속관(전선관) 합성수지관(경질비닐전선관) 관의 길이 3.6[m] 4.0[m] 지지점간 거리 2[m] 이하 1.5[m] 이하

(13)

3. 가요전선관 공사

1) 시공장소

(1) 굴곡장소가 많거나 금속관 공사의 시공이 어려운 경우

(2) 전동기와 옥내배선을 연결할 경우

2) 가요전선관 공사에 사용되는 부품 명 칭 설 명 형 태 스트레이트박스 커넥터

(straight box connector) 가요전선관과 박스의 연결에 사용되는 부품 콤비네이션 커플링 (combination coupling) 가요전선관과 전선관의 연결에 사용되는 부품 스프리트 커플링 (sprit elbow) 가요전선관과 가요전선관의 연결에 사용되는 부품

4. 전선을 넣을 수 있는 단면적

저압 옥내배선 공사 전선을 넣을 수 있는 단면적 금속덕트 20[%] 이하 전선관 합성수지관 다른 굵기 전선 32[%] 이하 동일 굵기 전선 48[%] 이하

(14)

■. 접지공사

1. 개요

1) 접지는 어떤 대상물을 전기적으로 대지와 연결하는 것 2) 접지공사는 전기설비, 통신설비, 소방설비, 피뢰설비 등의 도전부와 땅 속에 묻은 접지극 을 전선으로 연결하는 것

2. 접지공사의 종류

접지공사 의 종류 접지저항 접지선의 굵기 용 도 제1종 10[Ω] 이하 6[mm2] 이상 고압ㆍ특고압 기기의 외함 제2종 선 지락전류  [Ω] 이하 고압->저압 혼촉 : 6[mm 2] 이상 특고압->저압 혼촉: 16[mm2]이상 (특)고ㆍ저압 혼촉 할 우려가 있는 기기 제3종 100[Ω] 이하 2.5[mm2] 이상 400[V] 미만의 저압용 기기 특별 제3종 10[Ω] 이하 2.5[mm 2] 이상 400[V] 이상의 저압용 기기

3. 접지공사의 노출 시공

(15)

■. 전동기

1. 개요

1) 전동기는 사용전원에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기는 다시 유 도전동기와 동기전동기로 분류된다. 2) 직류전동기는 직류전원장치가 필요하며, 정류가 보수가 어렵고 가격이 비싼 단점이 있 다. 동기전동기는 역률은 높지만 구조가 복잡하고 보수 점검도 불편하며 가격이 비싸다. 3) 유도전동기는 견고한 구조, 경제성, 운전특성이 우수하여 3상 설비 동력원으로 널리 사 용되고 있지만 기동 시 많은 전류가 흐르고 부하에 따라 역률이 낮고 기동토오크가 적 은 것이 문제이다. 4) 유도전동기는 상수에 따라 3상과 단상으로 분류되며 3상은 다시 농형과 권선형으로 분 류할 수 있고 소방용으로 많이 사용되고 있는 농형 유도전동기의 기동방식에는 전전압 기동과 감압 기동으로 분류한다.

2. 유도전동기의 분류

1) 단상 - 분상기동형, 콘덴서기동형, 반발기동형, 쉐이딩코일형 전동기 2) 삼상

(1) 농형 - 보통농형, 특수농형(2중농형, 심구형)

(2) 권선형

3. 유도전동기의 기동방식

1) 기동전류 발생원리

(1) 발생원리

회전자속이 동기속도로 회전자 권선을 끊음 ➡ 전부하전류의 5~6배 기동전류

흐름 ➡ 2차 리액턴스 커짐 ➡ 2차 역률이 나빠지고 기동토오크가 적어짐

(2) 속도  토오크 특성곡선

(16)

2) 기동방식 종류 및 특징 구 분 장 점 단 점 적 용 전전압 정격전압 직접 인가 간단하고 경제적 기동전류 큼(5~6배) 전압강하 큼 220[V] 7.5[HP] 이하 380[V] 15[HP] 이하 Y -  기동전류 1/3 감소 기동장치 간단 돌입전류 발생 별도 기동장치 필요 15~30[HP] 중규모 Kondorfer 돌입전류 해결 원활한 기동 고가 소용량 발전기 전원 대용량 전동기 기동 단권트랜스 정격전압 50~80[%]기동 2~3배 기동전류 효율 낮음 유지보수 곤란 30[HP] 이상 중 대규모 직렬저항 단권트랜스보다 간단 2~3배 기동전류 효율 낮음 저항소손 잦음 무, 경부하 적합 직렬리액턴스 상동 단권트랜스 보다 기동용량이 크다 저잡음 요구 장소 Kusa 합성벡터를 적게 함 조용한 기동 1차 불평형 기동 조용한 장소 VVVF 고효율 운전 조용한 기동 고가 속도제어가 필요한 장소

(1) 전전압 기동(직입 기동방식)

전동기 단자에 정격전압을 직접 인가하는 방식 ② 가장 간단하고 경제적 ③ 기동전류가 정격전류의 5~6배 흐름 ④ 전압강하가 크게 발생 ⑤ 큰 토오크가 갑자기 부하에 가하여 충격을 줌 ⑥ 5.5[kW] 이하의 충압펌프에 많이 사용

(17)

(2) Y -

기동

회로도 및 동작과정 가. MC1, MC2를 투입하여 Y결선하여 기동 나. 회전속도가 어느 정도 가속된 후 MC2 Open, MC3 투입하여 결선 운전 다. 전전압 인가 구 분 접 속 MC1 MC2 MC3 기 동 Y ON ON OFF 운 전  ON OFF ON Y-△기동 회로도 ② 특징 가. Y로 기동하여 충분히 가속된 뒤 로 결선을 바꾸는 방법 나. 각상에 걸리는 전압  Y결선은 결선의 1 /

다. 각상에 걸리는 토오크  전압의 2승에 비례(1/3) 라. 각상에 걸리는 전류  Y결선은 결선의 1/3 마. 기동전류 1/3로 감소 바. 돌입전류 발생  별도 기동장치 필요 사. 15~30[HP] 정도의 주펌프에 많이 사용 3) 기동방식 선정시 고려사항

(1) 전동기 부하특성  부하측의 속도 - 토오크 특성에 맞는 전동기 선정

(2) 허용전압 강하  15[%] 이내면 전전압 기동, 초과시 감압 기동, Tr용량 검토

(3) 기동계급 선정  기동계급이 높고, 역률, 효율이 좋은 것 사용

(4) 기타  기동시간내량, 제어방식 등

(18)

힘×거리

시간

4. 전동기의 용량 산정

1) 펌프(Pump)

(1) 이론동력 = 수동력 =

   ⋅  ⋅       kgf⋅msec (, , ,  )

(2) 축동력 =

      kgf⋅msec

(3) 전동기용량 = 축동력×전달계수 (전동기직결: 1.1, 내연기관: 1.15~1.2)

  ×     × kgf⋅msec

(4) 단위변환

①  [kgf․ m/sec]를  [kW]로 변환 (1 [kW]=102 [kgf․ m/sec])            kW  여기서,  : 전동기용량[kW],  : 비중량[kgf/m3](물의비중량:1,000)  : 토출량[m3/sec],  : 전양정[m]  : 효율  : 전달계수 ② [m3/sec]를 [m3/min]으로 변환 sec  → min  로 변환하면 sec 

× secmin   min

 sec min      min   sec ① 식에 대입하면            kW  ③ 주의 사항 가.            kW  여기서, [m3/sec] 나.       kW  여기서, [m3/min]

이론동력

(19)

2) 송풍기(Fan, Blower)

(1)

[kg

f

․ m/sec]를

[kW]로 변환 (1 [kW]=102 [kg

f

․ m/sec])

          kW  여기서,  : 전동기용량[kW]  : 풍압[kgf/m2] [mmAq]  : 풍속[m3/sec]  : 효율  : 전달계수

(2)

[m

3

/sec]를

[m

3

/min]으로 변환

               kW 

(3) 주의사항

거실 -           kW  여기서, [m3/sec] ② 거실 -            kW  여기서, [m3/min] ③ 부속실에 적용할 경우에는 거실 ①, ②식에 1.15를 곱해주어야 한다.          ×  × kW  3) 예제

(1) 문제 1

유량 10[m

3

/min], 양정 50[m]인 스프링클러 가압펌프 전동기의 용량은 몇 [kW]

인가? (단, 펌프효율은 85[%], 전달계수는 1.1이다.)

         

수식에서

문제에서 유량 Q[[m

3

/min]이고, 수식은 Q[[m

3

/sec] 이므로 단위변환 시행

min  → sec 

로 변환하면 min × secmin  sec

         ×   ×  ×  ×    

     kW 

수식 적용

        ×  ×  ×    

(20)

(2) 문제 2

토출량 2400[lpm], 양정 100[m]인 스프링클러 가압펌프 전동기의 용량은 몇

[kW]인가? (단, 펌프효율은 0.6[%], 전달계수는 1.1이다.)

         

수식에서

문제에서 토출량 Q[lpm]이고, 수식의 Q[m

3

/sec] 이므로 단위변환 시행

min → sec  로 변환하면 min ×  

× secmin   ×  sec

 ∵          ×  ×   ×  ×  ×   

     kW 

수식 에서

문제에서 토출량 Q[lpm]이고, 수식의 Q[m

3

/min] 이므로 단위변환 시행

min ×     min  ∵        ×   ×  ×  ×    kW 

(2) 문제 3

60[m

3

]의 물을 지하 저수조에서 50[m] 높이의 소방용 고가수조에 물을 퍼 올릴

때 50[kW]의 전동기를 사용한다면 얼마동안 전동기가 운전되어야 하는가? (단,

펌프의 효율은 80[%]이며 전단계수는 1.2이다.)

         

수식에서

[m

3

/sec]인데 만약



로 표현된다면

    

로 변형이 가능하다. 이때

sec

이다.

위 식을 시간의 수식으로 변형하면

  

이 된다.

   ×  ×  ×  ×    초 

(21)

4. 전동기의 속도

동기 속도 회전 속도            여기서,  : 동기속도  : 극수  : 주파수[Hz] 여기서,  : 동기속도  : 극수  : 주파수[Hz] S : 슬립 1) 예제 3상 380[V], 60[Hz] 75[kW]의 스프링클러 펌프와 직결된 전동기가 있다. 이 전동기의 동 기속도와 회전속도를 구하시오.(단, 슬립은 0.05, 극수는 4극이다. ) (1) 동기속도      ×     (2) 회전속도          ×      

5. 전동기의 절연물 허용온도

1) 전기기계의 절연 종별은 내열 특성으로부터 Y, A, E, B, F, H, C 종으로 구별할 수 있다. 2) 일반적으로 저압전동기는 E종, 고압전동기는 B종을 적용한다. 절연종류[종] Y A E B F H C 최고허용온도[℃] 90 105 120 130 155 180 180초과

(22)

■. 전력용 콘덴서

1. 개요

1) 부하역률은 변압기 손실 경감, 배전선의 손실경감, 설비용량의 여유도 증가, 전압강하율, 전기요금 등에 관계된다. 2) 우리나라는 역률 90[%]를 기준으로 ±1[%]마다 할인 또는 할증되는 제도를 채택하고 있 어 역률제어는 매우 중요하다.

2. 역률 개선원리 및 개선방법

1) 개선원리

여기서,



: 역률 개선전의 피상전력



: 역률 개선후의 피상전력

: 유효전력

: 무효전력

: 콘덴서 투입량

2) 개선방법

(1) 계산에 의한 방법

  tan  tan  

 cos     

cos    

 tan cos cos

 tan cos cos 

(23)

3. 역률 개선효과 및 역률 제어기기

역률 개선효과 역률 제어기기 변압기, 배전선 손실경감 전력용 콘덴서(SC) 설비용량 여유도 증가 동기 조상기(RC) 전압강하율 개선 정지형 무효전력보상장치(SVC) 전압요금 경감 정지형 동기보상장치(STATCOM)

4. 역률 개선용 콘덴서 용량

1) 수식

 tan  tan  

cos  sin  cos  sin

  

cos

  cos  cos

  cos  

∵ sin  cos   sin 

  cos



cos    

cos   

  tan cos cos

 tan cos cos 

2) 용량 환산 ([kVA] -> [㎌]

(1) 1상, 3상 Y결선

  ×  kV A  →      × F 

(2) 3상

결선

  ×  kV A  →      × F  3) 예제

(1) 문제 1

역률 0.8, 출력 100[kW]인 전동기 부하에 병렬로 전력용 콘덴서를 설치하여 역

률을 0.9로 개선하려고 한다. 전력용 콘덴서의 용량은 몇 [kVA]가 필요한가?



 cos     

cos   



수식 적용



 cos     

cos    

 

    

   

  

tan cos cos tan cos cos 

수식 적용

tan cos cos tan cos cos

(24)

(1) 문제 2

출력 15[kW], 역률 85[%]인 3상 380[V]용 유도전동기가 연결된 회로를 역률

95[%]로 개선시키기 위해 사용되는 콘덴서의 용량[μF]을 구하시오. (단, 전원주

파수는 60[Hz]이다.)

① 전력용 콘덴서의 용량[kVA]

kV A   tan  tan   

 cos     

cos   

 

    

   

  ×  ≒  kV A 

(2) 전력용 콘덴서의 용량[

F]의 변환

가. 1상, 3상 Y결선   ×  kV A  →      × F     ×  ×  ×   × F   F  나. 3상 결선    ×  kV A     × F     ×  ×  ×   × F   F 

5. 콘덴서 회로의 주변기기

주변 기기 역 할 전력용 콘덴서(진상용 콘덴서, 스태틱 콘덴서) 부하의 역률 개선 직렬 리액터(series reactor) 5고조파 파형 개선 방전코일(discharge coil) 투입시 과전압으로부터 보호, 개방시 잔류전하 방전

참조

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