3상전력

3상전력이란 3상교류에 의해 공급되거나 소비되는 전력을 말하며, 3개의 선간 전압 및 선전류가 평형하고 있을 때 다음 식으로 계산된다.^[1]

$V_{p}$ : 상전압, $V_{L}$ : 선전압 $P=3V_{p}i={\sqrt {3}}V_{l}i$

한국에서 사용하는 가정용 단상전력이 220V인 것에 비해 3상은 그 루트3배인 380V다. 일반 가정 집에서는 220V의 전력으로 충분하지만 산업 현장에서 동력 모터를 가동하기 위해서는 220V로 전력이 부족하기 때문에 380V의 전원을 사용한다. 3상의 선간전압은 380V이고 세개의 상중 한 개의 상과 중성선 N선의 전압은 220V이다. 세개의 상 간에는 120도의 위상차가 존재한다. 그것을 벡터로 계산하면 한 개의 상은 전체 상의 루트 3분의 1이 된다. 3상은 산업 현장의 동력 모터 뿐만 아니라 일반 건물 분전반에서도 사용된다. 3선 전류는 말 그대로 전류의 상이 3개이다. 상이 3개 이면 전력 공급의 안정성을 확보 할 수 있다.

3상을 사용하는 이유

일정 출력이기 때문이다. 단상은 전압이 사인파형으로 오르락 내리락 하므로 전달되는 전력이 사인파이다. 그러나 3상은 전력이 일정하다.

전기기계가 대부분이 동력용이기 때문이다. 3상은 모터의 기동토크를 특별한 장치 없이도 원하는 방향으로 움직일 수 있게 해 준다. 단상의 경우 기동토크가 없기 때문에 원하는 방향으로 기동하기 위해서는 캐패시터를 달거나 인버터를 사용해야 한다.

단상에 비해 송배전이 경제적으로 이루어진다. 멀리 있는 발전소에서부터 일반 공장이나 가정으로 오는 동안의 손실과 시설비를 줄일 수 있다. 3상 전력은 매 순간 흐르는 세 전선의 전체 전류의 합이 0이기 때문에 쓰고 남은 전력이 돌아가는 전선이 필요하지 않다. 따라서 세가닥이면 충분하다.

한가닥을 더 연결하여 3상을 만들면 단상(두가닥)에 비해 구리를 50% 늘려 73%의 전력을 더 전달 할 수 있으며 같은 전력일 때는 단상으로 전송 할 때의 75%만큼의 구리선이면 충분하다.

원리

대칭형 3상 전원 시스템에서, 3개의 도체는 각각 일반 기준으로 하지만 3분의 1주기의 위상차와 동일한 주파수와 전압의 진폭에 대한 교류를 운반한다.

같이 보기

Y-Δ 변환

각주

↑ William D. Stevenson, Jr. Elements of Power System Analysis Third Edition, McGraw-Hill, NewYork (1975). ISBN 0-07-061285-4, p.2

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