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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.
PA=(30+40+50)2r+(40+50)2r+502r=25000rP_{\ell A}=(30+40+50)^2 r+(40+50)^2 r+50^2 r = 25000\,r
PB=202r+(40+50)2r+502r=11000rP_{\ell B}=20^2 r+(40+50)^2 r+50^2 r = 11000\,r
PC=202r+(20+30)2r+502r=5400rP_{\ell C}=20^2 r+(20+30)^2 r+50^2 r = 5400\,r
PD=202r+(20+30)2r+(20+30+40)2r=11000rP_{\ell D}=20^2 r+(20+30)^2 r+(20+30+40)^2 r = 11000\,r
전력손실이 가장 작은 곳은 C점이다.

답: C점


[해설]

등간격 배전선에서 전력손실을 최소화하는 지점을 찾는 문제는, 공급점을 기준으로 각 구간에 흐르는 전류(그 구간 바깥쪽 부하전류의 합)로 I2r\sum I^2 r을 비교하는 원리다.

공급점이 한쪽 끝(A)에 가까울수록 먼 구간에도 큰 전류가 흘러 손실이 커지고, 부하 중심에 가까운 지점일수록 각 구간 전류가 분산돼 손실이 작아진다.

A·B·C·D를 각각 공급점으로 놓고 계산하면 C점에서 손실이 가장 작게 나오는데, 이는 C가 부하(전류)의 무게중심에 가장 가까운 지점이기 때문이다.

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