전기기능사 필기 전기이론 – 전력(유효,무효), 역율, 2전력계법

전기이론 – 전력(유효,무효), 역율, 2전력계법

 

지난 포스팅에 이어서 전력 계산을 좀 더해보면…

 

전력량 에너지 일 열 모두 같은 개념이다. 아래 문제들을 풀어 보자.

 

★ 3분 동안에 180,000[J]의 일을 하였다면 전력은? 2011-02

 

    가. 1[kW]                 나. 30[kW]          다. 1000[kW]             라. 3240[kW]

 

[해설] 일(전력량) = 에너지 * 시간 = 전력 * 시간

 

     ∴ 180,000 = P * 60초 * 3   P(전력) = 180,000/180 = 1000w  1kw

 

★ 1.5V의 전위차로 3A의 전류가 3분 동안 흘렀을 때 한 일은? 2010-07

 

    가. 1.5[J]                  나. 13.5[J]             다. 810[J]               라. 2430[J]

 

[해설] 일(전력량) = 에너지 * 시간 = 전력 * 시간 = P * t

 

     일 = 1.5 * 3 * 60초 * 3 = 810[J]  (∵ 에너지의 단위는 줄[J])

 

★ 1.5kW의 전열기를 정격 상태에서 30분간 사용할 때의 발열량은 몇 [kcal] 인가? 2011-10

 

    가. 648                   나. 1290                      다. 1500           라. 2700

[

해설] 일(열) = 1500 * 60초 * 30 = 2,700,000[J]   (∵ 1[J] = 0.24cal)

 

        2,700,000[J] * 0.24 = 648,000cal = 648[kcal]

  

★ 20분간 876000J의 일을 할 때 전력은 몇 kW인가? 2015-07

 

   ❶ 0.73                    ② 7.3           ③ 73                           ④ 730

 

[해설] 일 = P * t  ->  876,000 = P * 60 * 20  ∴ P = 730W = 0.73Kw

 

★ 같은 저항 4개를 그림과 같이 연결하여 a-b간에 일정전압을 가했을 때 소비전력이 가장 큰 것은

  

   어느 것인가? 2013-10

 

 

    

[해설 소비전력은 저항에서 소비되는 전력을 의미한다.  그러므로 저항이 클수록 소비전력이 크고

 

작을수록 소비전력이 작다. 보기에서 제일 작은 저항 찾기 문제이다.  직류이론에서 저항의 크기가

 

모두 같다면 저항은 직열로 연결시 제일 크고 병열로 연결시 제일 작다.  4번이 정답 

 

 

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- 유효전력, 무효전력, 피상전력,

 

자주 출제 되는 문제는 아니지만 전기기능장 전기이론 - 유효전력 무효전력 역율, 기타전력 을

 

참조하면서 문제를 보면 쉽게 풀 수 있다.

 

8. 그림과 같은 회로에 흐르는 유효분 전류[A]는? 2009-03

   

  

 

   가. 4A                     나. 6A        다. 8A                  라. 10A

 

[해설] 문제에서 유효분 전류란 유효전류를 의미한다. 즉 유효전력 처럼…

 

         피상전력처럼 피상 전류를 구하면 I_a = V / │Z│= 100 / √8²+6² = 100/10 = 10A  

 

임피던스 그림을 그리면 위의 삼각형이 나오고 역율 cosθ = R / Z = 0.8이다.

 

유효전류는 I = I_a * cosθ = 10 * 0.8 = 8A

 

17. 무효전력에 대한 설명으로 틀린 것은? 2015-04

 

❶ P=VIcosθ로 계산된다.     ② 부하에서 소모되지 않는다.    ③ 단위로는 Var를 사용한다. 

 

④ 전원과 부하 사이를 왕복하기만 하고 부하에 유효하게 사용되지 않는다

 

[해설] P=VIcosθ 는 유효전력 이다. 무효전력은 P=VIsinθ 이다.

 

14. 유효전력의 식으로 옳은 것은?(단, E 는 전압, I 는 전류, θ는 위상각이다) 2015-01

 

❶ EIcosθ                ② EIsinθ          ③ EItanθ                   ④ EI

 

3. 교류 전력에서 일반적으로 전기기기의 용량을 표시하는데 쓰이는 전력은? 2014-10

 

 ❶ 피상전력              ② 유효전력      ③ 무효전력                 ④ 기전력

 

[해설] 전기기기의 용량이란 말은 변압기와 같이 용량을 P=VI로 표시하며 단위는 수식 그대로

 

[VA]이며 피상전력이다.  변압기의 단위는 [VA]이다.

 

 

- 역율

 

전기기능장 전기이론 - 유효전력 무효전력 역율, 기타전력  을 참고.

 

15. 어떤 3상 회로에서 선간전압이 200V, 선전류 25A, 3상 전력이 7kW이었다. 이때의 역률은 약

 

얼마인가? 2016-04  2011-02

 

    ① 0.65                   ② 0.73                       ❸ 0.81           ④ 0.97   

 

[해설] 3상 전력 P = √3 V I cosθ 로 보통 외우고 지나 가는데, 전기 기능장 전기이론 1- 선전류,

 

상전류, 선전압, 상전압에서 설명했다.

 

P = √3 V I cosθ 이므로 7000 = √3 * 200 * 25 * cosθ   => cosθ = 0.808 이다.

 

참고로 7Kw는 유효전력이므로 역율 cosθ를 곱했다. 그런데 왜 문제에서 선간전압 선전류라고

 

명시했을까?  잘생각해 보자.   2011년에 예시만 %로 바꿔서 출제된 문제이다.

 

9. 200 V의 교류전원에 선풍기를 접속하고 전력과 전류를 측정하였더니 600 W, 5 A 이였다. 이

 

선풍기의 역률은?

   ① 0.5                      ❷ 0.6            ③ 0.7              ④ 0.8    2014-10

 

[해설] P = V I cosθ = 200 * 5 * cosθ = 600watt      ∴ cosθ = 0.6

 

그런데 √3은 왜 않붙일까?  200v는 단상이다.

 

13. 교류회로에서 유효전력을 (P), 무효전력을 (Pr), 피상전력을 (Pa) 이라 하면 역율(cosθ)을 구하는

 

식은?  2009-03

 

    가. P/Pa                  나. Pa/P           다. P/Pr                     라. Pr/P

 

[해설] 역율은 피상전력내에 유효전력의 비율이다.

 

3. 어떤 3상 회로에서 선간 전압이 200V, 선전류 25A, 3상 전력이 7 kW 였다. 이때의 역률은?

2011-02

 

   가. 약 60[%]              나. 약 70[%]                  다. 약 80[%]               라. 약 90[%]

 

 

- 2 전력계법

 

전력계란 전력을 측정하는 도구로서 직관적으로 설명하면 내부에 전류를 특정하는 저항과 전압을

 

측정하는 저항이 있어서 두개의 측정값을 곱하면 전력을 구할 수 있다.

 

다음은 외우자. 2 전력계법에서

 

- 유효전력은 P₁ + P₂ 즉 2개의 전력계에서 측정한 값(유효전력)을 더하면 된다

.

 - 무효전력은 √3(P₁ - P₂) 이다 (P₁ > P₂)

 

2전력계법으로 3상 전력을 측정할 때 지시값이 P₁=200W, P₂=200W이었다. 부하전력(W)은?

2016-07 2015-07

 

① 600             ② 500         ③ 400                ④ 300

 

[해설] 부하전력은 유효전력[watt]이다 200+200 = 400

 

단상전력계 2대를 사용하여 2전력계법으로 3상 전력을 측정하고자 한다. 두 전력계의 지시값이 각각

 

 P₁, P₂(W)이었다. 3상 전력 P(W)를 구하는 식으로 옳은 것은? 2014-01

 

   ① P = √3(P₁×P₂)                   ② P = P₁ - P₂      ③ P = P₁ × P₂           ❹ P = P₁ + P₂

 

7. 2전력계법에 의해 평형 3상 전력을 측정하였더니 전력계가 각각 800[W], 400[W]를 지시하였다면,

 

이 부하의 전력은 몇 [W]인가? 2013-07

 

   ① 600[W]                 ② 800[W]        ❸ 1200[W]                  ④ 1600[W]