제 1장 전기기초지식
1. 전기 용어의 이해
전압 전기가 일을 하려면 전류가 흘러야 하며 이 전기의 흐름 즉, 전류는 전위의 차자 없으면 흐르지 못한다. 이 전위차를 전압 이라고 하며 전위를 사용한다.
전류 도체의 단면을 단위시간에 통과하는 전하의 양인데 1초동안에 1쿨롬의 전기량이 흐를 때의전류를 1 암페어라 한다.
저항 도체에 전류가 흐를 때 이것을 막으려 하는 것을 저항이라고 하며 전기저항은 R로 표시하며 단위는 오옴[Ω]을 사용한다.
오옴의 법칙 도체간의 2점간을 흐르는 전류는 2점간의 전압에 비례하고 전기저항에 반비례한다.전기저항 또는 전압을 구할 때는 다음과 같은 식으로 구한다. R = V/I[Ω], V = IR[V]
전력 단위시간에 하는 일의 양, 즉 일의 대소로 나타내는데 이를 전력이라고 하며 P로 표시하고단위는 [W]를 사용한다.
전력량 전류가 어느 시간내에 한 일의 총량을 그 시간내의 전력량이라 한다.
교류 전류의 흐르는 방향이 일정한 시간을 두고 (+)와(-)로 변화하는 전류
직류 전류의 흐르는 방향이 시간적으로 변하지 않는 전류
단상 하나의 위상각의 변화에 의해서 표시하는 보통의 사인파 교류로 하나의 전원과 부하사이를2개의 선으로 연결한 가장 간단한 회로.
삼상 120 ℃ 씩 위상이 다른 3개의 단상교류로 엘리베이터, 공기조화기 등 동력용 전원.
전선 강전류 전기의 전송에 사용하는 나선, 절연전선, 다심형 전선, 코드, 케이블 등을 말한다.
간선 인입구에서 분기 과전류 차단기에 이르는 배선으로서 분기 회로의 분기점에서 전원측까지의 부분
전기회로 전류가 도체를 통하면 흐를 수 있는 전선과 전선에 여결된 차단기
분기회로 간선에서 분기하여 분기 과전류차단기를 거쳐서 부하에 이르는 사이의 배선
수용율 최대사용전력과 설비용량과의 비를 백분율로 표시한 것을 말한다.
세대분전반 간선에서 전기를 공급받아 차단기를 통하여 세대내 전등, 전열에 전기를 공급하고 차단하는 시설을 설치한 함
전열 전기기구를 접속할 수 있는 꽂음 접속기
배선기구 전기기구 사용에 필요한 스위치, 콘센트, 리셉 등의 총칭
배선용 차단기 전기회로에 흐르는 과전류를 검출하고 과부하시 자동으로 차단하는 장치
자동점멸기 전등을 조명장소의 밝기에 따라 자동으로 점등, 소등하는 장치
과전류 과부화전류 및 단락전류
수전반 특별고압 또는 고압 수용가의 수전용 배전반
내화성 사용중 닿게 될지도 모르는 불꽃, 아크 또는 고열에 의하여 연소되지 아니하는 성질
동축케이블 TV전파를 각 세대로 전달하기 위해 사용하는 케이블
2. 전기 일반 상식 - 전기는 가장 이상적인 에너지
전기는 깨끗하고 편리한 청정 에너지로 인류가 찾아낸 가장 이상적인 에너지입니다.
이제 전기는 현대생활에 있어 공기나 물과 같이 한 순간도 없어서는 안될 생활필수품으로 인간의 삶을 편리하고 윤택하게 할 뿐만 아니라 산업의 원동력으로서 인류 문명을 밝혀 오고 있다.
(1) 전기란 무엇인가?
- 전기는 물체를 마찰시킬때 생성되는 에너지로서 플러스(+)와 마이너스(-) 입자(전기)가 있는데 이 작은 입자가 빛도 만들고 열도 발생 시킵니다.
- 전기의 성질 : (+)전기와(-)전기끼리는 서로 끌어당기지만 (+)전기끼리나 (-)전기끼리는 서로 밀어내는 성질이 있습니다.
- 전기의 속도 : 전기가 이동하는 속도는 매우 빨라 빛의 속도와 같습니다. 즉, 1초에 30만 km를 갈 수 있어 지구를 7바퀴 반이나 돌 수 있습니다.
- 전기의 흐름 : 물의 흐름과 비슷하여 물의 흐름이 수압이나 파이프 크기에 따라 다르듯이 전기도 전압과 전선의 굵기, 길이, 재질에 따라 흐르는 양과 세기가 다릅니다.
(2) 전기의 3가지 얼굴
- 전기의 흐름을 전류라고 하며 전류는 발열, 자기, 화학 등 3가지 작용이 있는데 여러 가지 전기기구나 전기기계는 이 세가지 작용을 응용한 것입니다.
- 발열작용 : 우리가 잘 알고 있는 전등, 전기다리미, 전기히터 등에 널리 이용되고 있습니다.
- 자기작용 : 전기가 내는 힘의 작용을 응용한 것으로 도선을 감아서 만든 코일에 전류를 흘리면그 속에 자계가 발생하게 되는데 이것이 바로 모터의 기본원리가 됩니다.
- 화학작용 : 물의 전기분해나 전기도금에서 사용되는 작용을 말합니다.
3. 전기 생산에서 사용까지
전기는 생산과 동시에 소비가 이루어지므로 저장할 수 없는 특성을 갖고 있어 생산자의 입장에서는 소비자의 전기사용량에 맞추어 생산설비를 확보하고 전기를 생산해야 하는 어려움이 있습니다.
(1) 전기 생산
- 수력발전 : 댐을 만들어, 수로를 통해 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어지는 물의 힘으로 수차를 돌려 전기를 생산합니다.
- 화력발전 : 석탄이나 석유, 가스를 연료로 하여 증기를 만든 후 이 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.
- 원자력발전 : 원자로 안에서 핵원료가 핵분열을 일으킬때 생기는 막대한 열을 이용해서 증기를 발생시키고 그 힘으로 터어빈을 돌려 전기를 생산합니다.
- 양수발전 : 수력발전의 일종으로 전기를 많이 쓰지 않는 한밤중에 상부저수지로 물을 끌어올려 저장하였다가 전기사용이 많은 낮시간에 물을 떨어뜨려 발전을 하는 효율적 발전방식입니다.
(2) 전기 수송
- 발전소에서 생산된 전기는 긴 여행을 거쳐 공장과 가정을 찾아가 빛과 동력이 되어 우리의 생활을 돕고 있습니다.
그 과정을 좀 더 자세히 살펴보면, 여러곳의 발전소에서 생산된 전기가 송전용 변전소로 모여지고, 이 곳에 모여진 전기는 송전선로 (주로 345kV, 154kV)를 따라 배전용 변전소로 보내지게 됩니다. 배전용 변전소에서는 변압기를 거쳐 전압을 배전용 전압 (주로 22.9kV) 으로 낮추고 배전선로를통해 가정과 직장에 전기가 들어오게 됩니다.
제 2장 전기 공급 방식
1. 전압의 종별
저압 옥내에서 사용할 수 있는 전압으로서 주택등 일반 수용가에 공급.
고압 주로 시가지 가공전선로에 사용하고 있는 것으로 중.소규모 빌딩에 공급.
특별 고압 송전선로에 사용하고 있으며 우리나라의 경우 배전선로에는 22,900V가 공급되며 서울 등 시가지, 대규모 빌딩은 지중화하여 지하케이블로 22,900V를 수전하고 있다.
[표 1-1] 전 압 종 별
2. 전기사용방식
단상 2선식 220V 각 세대 전등, 전열 공급 전압으로 사용
단상 3선식 110/220V 각 세대에 110V 전원이 필요한 경우 사용
3상 3선식 220V 일반 빌딩이나 공장 등에서 동력전원으로 사용
3상 4선식 220V/380V 빌딩, 공장, 병원 및 아파트 단지에서 간선으로 이 방식을 사용하며 전등.전열부하는 220V로 공급하고, 동력부하는 380V로 공급한다
3 . 간선 - 간선은 사용목적과 배전방식, 배선방식 등에 따라 분류할 수 있다.
1) 사용목적에 따른 분류
① 동력간선
일반 동력간선 : 일반용 오배수용펌프, 반송설비 등
비상 동력간선 : 정전시나 화재시 가동되는 동력
② 전등간선
일반 전등간선 : 일반전등
비상 전등간선 : 정전이나 화재시 점등되는 전등
③ 특수간선
전산기기용 간선, 기타 특수용도 간선 등
2) 배전방식에 따른 분류 - 고압간선, 저압간선, 특별고압간선으로 구분된다.
① 저압간선
단상 2선식 : 220V
단상 3선식 : 220/110V
3상 3선식 : 220V
3상 4선식 : 380/220V
② 고압간선
고압간선은 한 건물내에 2개소 이상의 변전소를 접속하는 1차측간선으로 사용되며 또한 대용량 전동기의 전원으로서 사용된다.
③ 특별고압간선 - 초고층 빌딩 등 규모가 큰 건물에 이 방식을 채택한다.
3상 3선식 : 22KV급 (비접지방식)
3상 4선식 : 22.9KV급 (다중접지방식)
3) 배선방식에 따른 분류
① 수지형식 - 1개의 간선이 각각의 분전반을 거치며, 부하가 감소됨에 따라 간선의 굵기도 감소되므로, 굵기가 감소되는 접속점에는 보안장치가 필요하다. 이 방식은 소규모인 건물에 적용한다.
② 평행식 - 큰 용량의 부하, 또는 분산되어 있는 부하에 대하여 단독회선으로 배선하는 것으로 전압강하가 평균화되고 사고의 경우 파급되는 범위가 좁아지지만 배선의 혼잡과 설비비가 많아진다. 그러므로 대규모 건물에 적당하다.
③ 병용식 - 수지형과 평형식을 병용하는 방식으로 부하의 중심점 부근에 분전반을 설치하고 분전반에서 각 부하에 배선하는 것으로 일반적으로 많이 사용하고 있다.
④ 루프식 - 간선을 이중화하는 방식으로 양질의 전원을 공급하고 정전으로 인한 피해를 최소화시키기 위하여 각각의 분전반까지 본선 이외에 예비선을 배선하는 것으로 인테리전트빌딩의 간선방식으로 많이 적용하고 있다.