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그림과 같은 Y결선 평형 부하의 전압을 측정하니 전압계 지시값이 V_p… | 전기기사 실기 2021년 1회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

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그림과 같은 Y결선 평형 부하의 전압을 측정하니 전압계 지시값이 Vp=150V_p = 150[V], Vl=220V_l = 220[V]였다. 다음에 답하시오. (단, 부하측 인가전압은 각 상 평형이고 기본파와 제3고조파분만 포함한다.)

(1) 제3고조파 전압[V]
(2) 전압의 왜형률[%]
문제이미지
해설
Y결선에서 상전압 VpV_p 에는 기본파+제3고조파가 모두 들어 있지만, 선간전압 VlV_l 에서는 제3고조파가 상쇄되어 기본파만 남는다 (Vl=3 V1V_l = \sqrt{3}\,V_1).
기본파 상전압
V1=Vl3=2203≈127.02V_1 = \dfrac{V_l}{\sqrt{3}} = \dfrac{220}{\sqrt{3}} \approx 127.02 [V]

(1) Vp=V12+V32V_p = \sqrt{V_1^2 + V_3^2} 이므로 제3고조파 전압
V3=Vp2−V12=1502−127.022≈79.79V_3 = \sqrt{V_p^2 - V_1^2} = \sqrt{150^2 - 127.02^2} \approx 79.79 [V]

(2) 왜형률
THD=V3V1×100=79.79127.02×100≈62.82\mathrm{THD} = \dfrac{V_3}{V_1}\times 100 = \dfrac{79.79}{127.02}\times 100 \approx 62.82 [%]


[해설]

Y결선에서는 세 상의 제3고조파가 같은 위상이라 선간전압에서 상쇄되고 기본파만 남는다. 그래서 선간전압으로 기본파를, 상전압으로 기본파와 제3고조파를 합친 실효값을 알 수 있다.

제3고조파 전압은 두 성분의 실효값 합성식에서 거꾸로 구한다.
V1=2203=127.02V_1 = \dfrac{220}{\sqrt{3}} = 127.02 [V]
V3=1502−127.022=79.79V_3 = \sqrt{150^2 - 127.02^2} = 79.79 [V]

왜형률은 고조파 실효값을 기본파 실효값으로 나눈 비율이다.
79.79127.02×100=62.82\dfrac{79.79}{127.02}\times 100 = 62.82 [%]

혼동 주의: 분모는 측정한 상전압 150 V가 아니라 기본파 127.02 V다.

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