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전동기 부하의 역률 개선을 위해 역률개선용 저압콘덴서를 병렬로 설치해 … | 전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

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전동기 부하의 역률 개선을 위해 역률개선용 저압콘덴서를 병렬로 설치해 역률을 90 [%] 이상으로 유지하려 한다. 다음 물음에 답하시오.

(1) 정격전압 380[V], 정격출력 7.5[kW], 역률 80[%]인 전동기의 역률을 90[%]로 개선하는 데 필요한 3상 콘덴서 용량[kVA]을 구하시오.
(2) (1)의 3상 콘덴서 용량[kVA]을 [μF]로 환산하시오. (단, 콘덴서는 Δ결선, 정격주파수 60[Hz])
해설
(1) Qc=P(1cos2θ1cosθ11cos2θ2cosθ2)=7.5(0.60.810.920.9)=1.99Q_c=P\left(\frac{\sqrt{1-\cos^{2}\theta_1}}{\cos\theta_1}-\frac{\sqrt{1-\cos^{2}\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)=7.5\left(\frac{0.6}{0.8}-\frac{\sqrt{1-0.9^{2}}}{0.9}\right)=1.99 [kVA]

(2) Δ결선 콘덴서는 1상에 선간전압이 걸리므로 Qc=32πfCV2Q_c=3\cdot2\pi f C V^{2}.
C=Qc32πfV2=1.99×1033×2π×60×3802×106=12.19C=\frac{Q_c}{3\cdot2\pi f V^{2}}=\frac{1.99\times10^{3}}{3\times2\pi\times60\times380^{2}}\times10^{6}=12.19 [μF]


[해설]

역률개선용 콘덴서 용량은 개선 전·후 무효전력의 차이며, 유효전력은 변하지 않는다고 보고 계산한다.

Qc=P(sinθ1cosθ1sinθ2cosθ2)=7.5(0.60.80.4360.9)=1.99Q_c=P\left(\dfrac{\sin\theta_1}{\cos\theta_1}-\dfrac{\sin\theta_2}{\cos\theta_2}\right)=7.5\left(\dfrac{0.6}{0.8}-\dfrac{0.436}{0.9}\right)=1.99[kVA]

Δ결선 콘덴서는 각 상에 선간전압이 그대로 걸리므로 Qc=32πfCV2Q_c=3\cdot2\pi fCV^{2}이며, Y결선(상전압 적용)과 식이 다르다는 점이 채점 포인트다.

C=Qc32πfV2=1.99×1033×2π×60×3802×106=12.19C=\dfrac{Q_c}{3\cdot2\pi f V^{2}}=\dfrac{1.99\times10^{3}}{3\times2\pi\times60\times380^{2}}\times10^{6}=12.19[μF]

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