단상전기와 삼상전기

[초가산간]

단상전기와 삼상전기

삼상은 말 그대로 상이 3개 있는 겁니다.
단상은 상이 1개 있는 거죠.

여기에서 상의 의미는 일반적으로 알고 있는 전기의 개념
즉 +/- 로 구성되는 하나의 전기회로로 생각하셔도 무방합니다.

보통 가정의 전기콘센트에도 구멍은 2개죠?
3개짜리도 있는데 나머지 하나는 한국사정에서는 큰 의미 없습니다.
교류라 그러면 좀 복잡하게 느끼실 수 있는데 삼상은 교류에서만 가능한 이야기므로 삼상이 뭔지 아실려면 교류가 먼지 일단 아셔야 합니다.

사실 편의상 위에서 발전기의 +/- 단자란 이야기를 하긴 했는데..
직류발전기는 그게 있지만 교류발전기에는 굳이 +/- 단자가 없습니다.
왜냐면 교류라는게 시간에 따라 +/-가 바뀌기 때문이죠.
현재 한전에서는 이 교류를 초당 60번 바뀌는 것으로 규약하고 있습니다.
발전기 입장에서는 일초에 60바퀴 즉 3600 rpm(revolution per minute)으로 돌아주면 되는거고요.

전류라는게 전자의 흐름으로 본다면 자유 전자의 입장에서는 1초에 60번씩 제자리를 왔다갔다 하는 겁니다.

이런걸 교류주파수라고 하는데 한국에서 교류주파수는 60[Hz]입니다.

암튼 전기는 선 2개가 있어야 된다고 치고 님이 발전소를 만들어서 전기를 만들어내고 그걸 사람들한테 내다 판다고 생각해 보세요.

그럼 발전기를 설치하고 발전기 +/- 단자에 선을 내서 결국 2개의 선을 수용가까지 설치해야 합니다.

그런데 사람들이 전기를 많이 쓰는 바람에 발전기 한대 가지고는 택도 없는 경우가 있습니다.
그럼 발전기를 한대 더 설치하고 다시 선을 2선을 내서 수용가까지 설치해야 하죠.

결국 발전기 3대인 경우에는 6가닥이 필요하다는 이야기가 됩니다.

그런데 누군지는 모르겠지만 정말 기가 막힌 아이디어를 내어 놓게 됩니다.

그것 땜에 6가닥이 3가닥으로 줄어들고 소위 3상 이란게 나오게 되는거죠.

머리 아프시겠지만 다시 다른 이야기를 해야 되겠습니다.
전류는 전자의 흐름입니다. 엄밀히 말하자면 전자 흐름의 반대가 전류이기는 하지만 암튼 전류가 전자의 흐름이라고 보시면 됩니다.

그렇다면 전기가 빛의 속도라는데 그럼 전자가 빛의 속도로 흘러가냐 하면 그건 아닙니다.

비유를 하자면 다음과 같이 생각할 수 있죠.

서울에서 부산까지 관을 하나 설치해 놓았습니다.

관의 지름은 탁구공크기로 해 놓고 안에 탁구공들을 꽉 채워 놓았습니다.

부산에서 탁구공 하나를 관에 밀어 넣으면 그와 거의 동시에 서울에서는 탁구공 하나가 떨어질겁니다.

실제로는 관과 탁구공의 마찰땜에 밀어 넣지는 못하겠지만 마찰이 없다고 생각하겠습니다.

꺼꾸로 서울에서 탁구공을 다시 밀어 넣으면 거의 동시에 부산에서 탁구공이 하나 떨어지겠죠.

공을 몇개를 넣건 넣은수 만큼 반대쪽에서 탁구공이 튀어 나오게 됩니다.

튀어나오는 탁구공에 얼굴을 맞아보면 아플겁니다. 아프다는 이야기는 서울에서 부산으로 에너지가 전달되었다는 이야기죠.

그것도 거의 순식간에요. 세게 밀어 넣으면 밀어 넣을수록 맞는 사람은 더 아플 겁니다.

탁구공이 실제로 움직이는 속도는 그리 크지 않지만 에너지가 전달되는 속도는 거의 순식간입니다.

전기는 이런 시스템과 비슷합니다.

관을 전선으로, 탁구공을 전자로, 밀어 넣은 탁구공의 갯수를 전류로, 밀어 넣는 힘은 전압로 보시면 대충 비슷하죠.

서울이나 부산 어느 한쪽에서만 공을 밀어 넣으면 그게 직류고 서울과 부산에서 서로 번갈아가면서 넣으면 그게 교류죠..

이제 6가닥이 3가닥으로 변해 버리는 이유에 대해 언급해 보죠.

아까전처럼 3개의 발전기를 따로 따로 설치하여 전원을 공급한다고 생각해 봅시다.

60[Hz]인 경우라면 탁구공의 경우처럼 밀어 넣는 전자의 갯수가 10개라 치면 초당 60번씩 10개의 전자가 전선의 양끝에서 (결국 발전기 단자입니다) 튀어나왔다가 들어갔다 하는거죠.

그런데 만약 3개의 발전기가 전자(탁구공)를 넣고 빼는 양이 같을 경우 발전기끼리 서로 교묘하게 연결해 놓으면 한선으로 전자 10개를 넣고 다른 발전기에서 10개를 받을 수가 있습니다.

즉 초당 60번씩 전자를 넣고 빼고를 반복하는 계속하는 각각의 발전기에 그 일을 하는 타이밍을 잘 조절하면 한 녀석이 10개를 넣는 일을 하는 순간에는 다른 두 녀석이 5개를 빼는 일을 하게 할 수 있는 겁니다.

즉 A 발전기가 10개 넣은 전자를 B, C 발전기 두 녀석이 5개씩 나눠서 받아서 빼게 되고 B.C 발전기를 뺀 전자 5개를 다시 A 발전기에 주므로 A 발전기는 10를 받게 되는 것이지요.

즉 전류는 갔다 와야 하므로 2선이 필요한데 발전기를 서로 붙여 버리고 발전기들의 출력(넣고 빼고 하는 탁구공수)이 같다면 타이밍을 잘 맞출 경우 가는 선은 하나인데 오는 선은 다른 발전기의 선을 통해서 전자들이 올수 있죠. 그럼 한선만 있어도 되니깐 6선에서 그 반인 3선으로 줄어 버리는 겁니다.
결론적으로 단상전기와 삼상전기의 차이는 단상이 3개 모인게 3상이고요..

3상 4선식은요

전기공사 시에 R,S,T 상으로 공사를 하지만 실제 색깔구분을 잘하지 않습니다.
모터 연결시에 는 U,V,W 로 규정하지만 특별히 색상으로 구분하지는 않아요
그래서 1상은 연결하고 2상은 번갈아 연결하여 모터회전방향이 정상 회전인 것을 확인하고 연결합니다.
건물마다 색깔이 다 틀리고 기계마다 다 틀립니다.
그때 그때 상황에 따라 접속하죠 ,
그래서 전기공사나 자동화 설비쪽 하시는 분들은 "위상측정기" 라는것을 들고 다닙니다.
3상4선식에서는 뉴트라(일반적으로 접지라고 예기함,N 상) 선은 녹색 또는 파랑색 을 사용합니다.

배전반에 보시면 뉴트라 선으로 따로 있습니다.
뉴트라 선은 3상380 V 에서 220V를 사용하고자 할 때 사용합니다. 3상중 아무상이나 연결하고 뉴트라 선을 연걸하면 220V로 사용할 수 있습니다.

빌딩전압

1.먼저 현재의 우리나라 표준전압이 3상 380v / 단상 220v입니다.

2.예전에는 3상 220v 를 사용했지요

3.우리나라 배전전압을 승압하는 과정에서 3상220v 가 사라졌지만

일부 공장에서는 구내배전전압으로 사용하고 있습니다
[모터의 결선을 바꾸면 380V용을 220V에 사용도 가능]

4.3상 변압기일 경우, 3상 22900v에서 3상380v로

직접 변압하여 전압을 낮추지만

아파트 전기실의 변압기는 대부분 3상 변압기 임

5.단상변압기의 경우, 22900v에서 220v로 낮추어 변압하는 변압기가
주택가 주변 전주 위의 주상변압기로 설치되어 있지요
이 단상변압기 3대의 2차측을 델타 결선하면 3상 220v가 나오지만,,
[현재 1대 사용 할 경우는 단상220v를 공급]
현재는 3대의 2차측을 스타결선 하여 3상 380V 단상220V를 공급합니다.
스타 결선 시 중성선과 각상의 선간에는 380V/√3으로 220V가
공급됩니다.

5. 배선설계
5.1 배전방식 ·전압
가정용 전등 및 전기기기는 220V계로의 이행이 되어있다. 또한, 건물의 규모가 커지면 좀 더 경제적인 380V 배선의 3상4선식 220V를 조명회로에 사용한다.

드물기는 하지만 3상3선식 200V를 조명회로에 사용하는 경우도 있다.

5.1.1 조명설비의 전압
조명설비에서 사용할 수 있는 전압은 전기설비기술기준에 의해 백열전등 또는 방전등에 공급하는 옥내전로및 대지전압은 300V이하이어야 된다고 규정되어 있다.

따라서 조명설비에서는 원칙적으로 대지전압이 300V이하가 되는 배전방식으로 공급한다.

5.1.2 단상3선식의 전로
단상3선식의 전압은 110V와 220V의 전압을 인출할 수 있다.

또한 중성선이 접지되어 있어 상전압은 220V이지만 대지전압은 110V가 되어 전기설비기술기준에 규정되어 있는 대지전압
150V이하의 회로에 해당된다.

조명설비에 220V 분기회로를 사용하면 동일회로조건의 110V분기회로와 비교해 전류가 1/2이 되므로 2배의 부하를 접속할 수 있고 회로수가 절반이 되어 경제적이다.

빌딩 공장 등에 사용하는 조명기구의 전원은 대부분이 220V 분기회로로 급전되고 있다.

5.1.3 3상3선식 220V의 전로
3상3선식 전로는 동력설비용이 주체이며 조명설비에 사용하는 경우는 드물다.

하지만 공장 등 기계 전원과 동일회로를 이용하는 편이 경제적인 경우 등에 사용한다.

3상3선식 220V는 대지전압도 220V로 다음에 따라 시설하는 것이 의무화되어 있다.
(1) 백열전등 또는 방전등 및 여기에 부속되는 전선은 사람이 접촉할 우려가 없도록 시설할 것.
(2) 백열전등 또는 방전등용 안정기는 옥내배선과 직접 접속해서 시설할 것
(3) 백열전등의 전구소켓은 키 이외의 점멸기구가 없는 것 일 것.

5.1.4 3상4선식 380V/220V의 전로
대규모빌딩이나 공장 등 에서는 설비용량이 커지므로 3상4선식 380V/220V 배전을 하는 경우가 많다.

이 경우 조명설비는 중성선과 각 상간의 220V 전압을 사용해서 전압도 150V이상이되므로 3상3선식과 동일한 제한을 받는다