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3상 4선식에서 역률 100[%] 부하가 각 상과 중성선 사이에 연결되… | 전기기사 실기 2021년 1회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

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3상 4선식에서 역률 100[%] 부하가 각 상과 중성선 사이에 연결되어 있다. a·b·c상 전류가 각각 10[A], 8[A], 9[A]일 때 중성선 전류 크기 ∣IN∣|I_N|을 구하시오.
해설
역률 100[%]이므로 각 상전류는 상전압과 동상, 서로 120° 위상차. 중성선 전류는 세 상전류의 벡터합.
IN=Ia∠0°+Ib∠−120°+Ic∠120°I_N = I_a\angle 0° + I_b\angle{-120°} + I_c\angle 120°
크기
∣IN∣=Ia2+Ib2+Ic2−IaIb−IbIc−IcIa|I_N| = \sqrt{I_a^2 + I_b^2 + I_c^2 - I_a I_b - I_b I_c - I_c I_a}
=102+82+92−10⋅8−8⋅9−9⋅10= \sqrt{10^2 + 8^2 + 9^2 - 10\cdot 8 - 8\cdot 9 - 9\cdot 10}
=100+64+81−80−72−90=3≈1.73= \sqrt{100 + 64 + 81 - 80 - 72 - 90} = \sqrt{3} \approx 1.73 [A]


[해설]

역률이 100%이면 각 상전류는 상전압과 위상이 같으므로, 상전류끼리는 서로 120° 위상차를 가진다. 중성선 전류는 세 상전류의 벡터합이다.

벡터합의 크기
∣IN∣=Ia2+Ib2+Ic2−IaIb−IbIc−IcIa|I_N| = \sqrt{I_a^2 + I_b^2 + I_c^2 - I_a I_b - I_b I_c - I_c I_a}
=100+64+81−80−72−90= \sqrt{100 + 64 + 81 - 80 - 72 - 90}
=3≈1.73= \sqrt{3} \approx 1.73 [A]

혼동 주의: 세 상전류의 크기가 같은 평형 상태이면 중성선 전류는 0이 된다. 상전류의 크기만 단순히 더하거나 빼면 틀린다.

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