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각 지점 간 저항이 모두 같다고 할 때 간선 A~D 구간에 전원을 공급… | 전기기사 실기 2018년 3회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

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각 지점 간 저항이 모두 같다고 할 때 간선 A~D 구간에 전원을 공급하려 한다. 전력손실을 최소로 하려면 A~D 중 어느 지점이 가장 좋은가? (A점 20[A], B점 30[A], C점 40[A], D점 50[A] 부하가 등간격으로 분기.)
문제이미지
해설
각 구간(A-B, B-C, C-D) 저항을 rr로 같다 두면, 공급 지점 기준 한 구간 전류는 그 구간 바깥쪽 부하전류 합이고, 전력손실은 각 구간 I2rI^2 r의 합이다.
PℓA=(30+40+50)2r+(40+50)2r+502r=25000 rP_{\ell A}=(30+40+50)^2 r+(40+50)^2 r+50^2 r = 25000\,r
PℓB=202r+(40+50)2r+502r=11000 rP_{\ell B}=20^2 r+(40+50)^2 r+50^2 r = 11000\,r
PℓC=202r+(20+30)2r+502r=5400 rP_{\ell C}=20^2 r+(20+30)^2 r+50^2 r = 5400\,r
PℓD=202r+(20+30)2r+(20+30+40)2r=11000 rP_{\ell D}=20^2 r+(20+30)^2 r+(20+30+40)^2 r = 11000\,r
전력손실이 가장 작은 곳은 C점이다.

답: C점


[해설]

배전선의 전력손실은 구간별 손실 I2rI^2 r의 합이며, 각 구간 전류는 공급점에서 볼 때 그 구간 바깥쪽에 있는 부하전류의 합이다.

A·B·C·D를 차례로 공급점으로 두고 계산하면 다음과 같다.
PA=1202r+902r+502r=25000 rP_A = 120^2 r + 90^2 r + 50^2 r = 25000\,r
PB=202r+902r+502r=11000 rP_B = 20^2 r + 90^2 r + 50^2 r = 11000\,r
PC=202r+502r+502r=5400 rP_C = 20^2 r + 50^2 r + 50^2 r = 5400\,r
PD=202r+502r+902r=11000 rP_D = 20^2 r + 50^2 r + 90^2 r = 11000\,r

손실이 가장 작은 C점이 답이다. 손실은 전류 제곱에 비례하므로 큰 부하 쪽(부하 중심)에 가까이 공급할수록 줄어든다.

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