전압강하 계산

개념 정의

전압강하는 전선을 지나면서 송전단과 수전단 사이에 생기는 전압의 차이다.

전선에는 저항과 리액턴스가 있어 전류가 흐르면 그만큼 전압을 쓰게 된다.

그래서 전압강하는 전선 굵기와 길이를 정하는 기준이 된다.

저항분과 리액턴스분

교류 회로에서는 저항분과 리액턴스분을 함께 고려해야 한다.

저항분 IR은 전류와 같은 위상이고, 리액턴스분 IX는 전류보다 90° 앞선다.

두 성분을 벡터로 더한 임피던스 전압강하가 송수전단 전압의 차를 만든다.

지상 역률 부하에서 전압강하의 크기는 아래 식으로 쓴다.

단상과 3상의 계수

단상 2선식은 왕복 두 도체를 지나므로 식에 2를 곱한다.

3상 3선식은 선간 전압 기준으로 계산하며, 루트 3을 곱한다.

이 2배와 루트 3배가 전압강하 식의 핵심 구조다.

정답은 √3이다. 3상 3선식 식에 루트 3이 붙는다.

계산 예제

단상 2선식 옥내 배선 한 회로로 계산 예제를 풀어 본다.

편도 저항은 0.0245 × 30 = 0.735 Ω이다.

단상이므로 2를 곱하면 전압강하는 2 × 20 × 0.735 = 29.4 V다.

220 V의 약 13%이며, 실무 허용 한도를 넘는 값이다. 전선 굵기를 키우는 검토가 필요하다.

헷갈리는 점

헷갈리기 쉬운 점은 역률의 종류에 따라 리액턴스 항의 부호가 달라진다는 것이다.

지상 역률 부하에서는 리액턴스 항이 더해진다.

진상 역률 부하에서는 같은 항이 차감된다.

정답은 차감된다. 리액턴스 항은 지상이면 더하고 진상이면 뺀다.

정리

정리하면 조건을 정하고 R과 X를 구한 뒤 벡터도로 식을 적용한다.

계산값이 허용 전압강하를 넘으면 전선 단면적을 키우고 다시 계산한다.

역률을 개선하면 리액턴스분이 줄어 전압강하가 감소한다.

왕복 선로 길이를 편도 길이로 대입하는 것도 흔한 실수다.

정상상태 옴법만으로는 기동 순간의 전압 저하를 설명하기 어렵다.