삼상과 단상의 차이(요점 모음)

[청솔]

삼상과 단상의 차이(요점 모음)

삼상은 380V 단상은 220 V

참고로 외국은 삼상뿐만 아니라 다상을 사용하기도 합니다.

산업현장에서는 동력모터를 가동하기위해 380v의 전원이 필요합니다.

220v로는 파워가 부족하죠.

삼상의 선간전압은 380v이고 세계의 상중 한계의 상과 중성선 N상의 전압은 220입니다.

세계의 상 간에는 120도의 위상차가 존재합니다,

그것을 벡터로 계산하면 한계의 상은 전체 상의 루트3분의 일이 됩니다.

삼상을 쓰는곳은 굳이 산업현장의 동력모터 뿐만 아니라 일반건물 분전반에서도 사용되고 널리 사용되고 있습니다.

다만 일반 가정집에서만 단상 220V가 사용될 뿐이지요

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삼상전류는 말 그대로 전류의 상이 3개 입니다....상이 3개 이면 어떤 장점이 있는가??

상이 3개이면 전력 공급의 안정성을 확보 할 수 있습니다..

모터를 돌린다고 생각해 보십시요.. 일반적인 가정용인 220 110볼트는 단상입니다...

플러스와 마이너스가 교차되는 것인데... 그렇게 되면 사인파 곡선을 생각하시면 금방 이해가 가실것입니다..

사인파 정점과 정점사이는 멀지요~~

But 3상이 되면 3개의 상이 시간차 교차를 하게 되므로 정점과 정점사이가 가깝습니다

단상에 비해 훨씬더 모터작동에 안정성을 확보하는것이지요...

물론 3상전력이 380볼트이므로 구동력도 훨씬 세구요....

또 220을 필요로 할경우엔 바로 연결해 쓸수 있습니다.

220볼트를 사용하면 될것을 왜 굳이 380을 사용하느냐. 이런 질문도 하신것 같은데..

공업용 전기제품은 큰 구동,제동토크를 필요로 합니다...

220볼트로는 그런 힘을 낼 수가 없지요.. 380은 전류도 높아 공업용으로 주로 쓰입니다..

그리고 또 주로 모터에 쓰이구요..

참...이것 하나더... 모터를 보면 맨 밑부분에 브러쉬라는 것이 있습니다...

모터 코일에 전기를 공급받는 부분이지요.. 일반적으로 모터는 3개의 코어로 이루어지는데..

밑에 브러쉬도 3개입니다... 이것이 3상을 이용하는 핵심중 하나죠..

공업용으로 쓰이는 3상은 거의 대부분 모터를 구동하는데 쓰이고 그 모터는 3개의 코어로 이루어져 있으며 그

코어에 전기를 연결해주는 브러쉬가 3개 이다.... 각각의 브러쉬에는 서로 다른 상의

전력이 공급되어야 모터 내부의 N/S 극 자석의 힘에 원활히 대응해서 작동할 수 있으니까요..

제가 전자과에 전기 공사 노가다에 군대서도 통신병/ 대대 영선을 했었는데....

그때 3상 전력에서 220따서 사격장에 백열등 달던 생각이 나네요...ㅎㅎ

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삼상전원은 사실 일반 가정을 제외한 모든 곳에서 찾을 수 있습니다.

처음 발전소에서 발전된 전원도 삼상이고, 그것이 송배전을 거쳐 집앞 전봇대에 있는 변압기에 올때까지도 삼상으로 이동됩니다.

제 생각에 삼상을 쓰는 이유로는:

첫째. "constant power" 입니다. 단상은 전압이 사인파형으로 오르락 내리락하므로 전달되는 파워또한 사인파입니다.

하지만 삼상은 파워가 항상 같은 크기로 전달됩니다.

둘째. 발전된 전력이 가장 많이 쓰이는 용도는 전기기계의 동력용입니다.

전기기계는 대부분이 모터지요. 삼상은 모터의 기동토크를 특별한 장치 없이도 원하는 방향으로 움직일 수 있게 해줍니다.

단상의 경우 기동토크가 없기때문에 원하는 방향으로 기동하기 위해서는 캐패시터를 달거나 인버터를 써야합니다.

셋째. 단상에 비해 송배전이 경제적으로 이루어 집니다.

멀리 있는 발전소에서부터 일반 공장이나 가정으로 오는 동안의 손실을 줄이거나 시설비를 줄일 수 있습니다.

단상(두가닥)에 비해 한가닥을 더 연결하여 삼상을 만들면, copper를 50%늘려 73% 더 큰 파워를 전달할 수 있습니다.

또는 같은 전력을 단상으로 전송할때에 비해 삼상은 75% 적은 량의 구리선으로 전달이 됩니다.

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모눈종이를 한장을 가져와서 3상을 그려보세요 120도씩 위상차이가 나게해서요

그리고 나서 각 칸마다 각상의 크기를 더해보세요

1상이 0도일때 크기(값)이A 2상은 +120도가 될거고 값이 B 3상은 -120도일거고 값이 C 그 합S=A+B+C

그 다음칸에서도 같이해보세요 1상 1도,2상 121도 3상 -121도일때 크기를 각각 구해서 더합니다

그러면 신기하게도 합 S는 앞칸에서 구한 S와 같습니다.

결국 이런 3상을 어떤 기기에 공급했을때 그 대상기기는 항상 같은 크기의 전력을 공급받는다는 겁니다. 안정적이다는 거지요.

그리고 이런 3상이 모터에 쓰이는 이유는, 전동기에 권선을 감고나서 합성자계를 페이져로 표시해서 매 순간마다 더해보면

1. 크기는 당연히 같고

2. 방향은 회전을 합니다.

60HZ를 공급받으면 1초에 60번 회전을 합니다.

그렇기 때문에

1.전동기 외부에 권선을 감고 3상을 공급

2. 내부에 자석OR 전자석을 설치

3. 유도된 자계가 도는 방향으로 내부의 회전자(자석/전자석)도 같이 회전.

4. 특별한 장치없이 전선감고 안에 자석을 넣고 3상만 연결하면 안정적인 모터완성!!

이런 이유로 3상이 단상보다는 훨씬 효율적입니다.

전동기에 권선을 감는방법과 회전자의 모양에 따라 속도및 토크특성이 상당히 달라지나 너무 설명이 길어져서 생략합니다.

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

전기상식

인터넷을 통하여 알게 된 공방을 처음 방문 했을 때 일이다.

몇몇의 회원들이 열심히 작업 중 이었는데 취미생활치고는 무시무시한 장비들을 사용하고 있었다. 하지만 작업은 매우 안전하게, 각종 지그와 장치들을 사용하여 하는 것을 보고는 내심 놀랐다.

더 놀란 것은 며칠 뒤 본격적으로 공방에서 작업을 시작하면서였다.

하나의 콘센트에서 멀티탭을 연결하여 자동대패와 수압대패 그리고 집진기까지 같이 사용하고 있었는데 콘센트와 플러그에는 전기테잎을 칭칭 감아두었던 것이다. 혹시나 하여 테잎을 벗겨보니 이미 콘센트는 과부하로 인한 발열(發熱)로 변색되어 있었고 역시 발열로 인해 헐거워진 콘센트에서 플러그가 자꾸만 빠지니 그것을 테이프로 감아놓았던 것이었다.

보통 사람들은 스위치를 작동시켜보아서 불이 켜진다거나 기계가 제대로 동작을 한다거나 하면 모든 시스템이 정상이라고 생각하게 된다. 그 이면에서 항상 같이 발생하는 위험요소들은 애써 무시하려 드는 것인지도 모르겠다.

안전사고는 순간의 실수나 방심으로 인해 발생한다. 찰나의 사고라고 할 만큼 순간적인 발생이다. 하지만 장비의 보전소홀로 인한 사고는 그 진행과정이 훨씬 길다.

장비의 비정상적인 진동이 오래되면 각 부위의 볼트나 너트가 서서히 풀릴 것이고 무리한 장비의 사용은 모터나 축 또는 여러부위에 스트레스와 과부하를 발생시켜 장비의 수명을 단축시킨다. 적정굵기의 전선을 사용하지 않고 장비를 장시간 사용한다면 전선이나 콘센트 등이 서서히 열화 되어 감전이나 화재를 부를 수도 있는 것이다.

목공을 취미로 하면서, 전기에 관하여 많은 것을 알아야 하는 것은 아니지만 무시하거나 아무것도 몰라서는 안 될 것이다. 주워들은 어설픈 상식보다는 정확한 지식으로 기본적인 것에 스스로 대처하고 나머지는 주위 전문가에게 도움 받아야 할 것이다.

다음 몇가지 글을 잘 읽어보자..

단상(單相-single phase)인가 삼상(三相-three phase)인가?

개인적으로 문의 받는 것 중 가장 많은 것은 “전기를 새로 신청하려는데 단상으로 할까요? 기왕 하는 것 3상 동력으로 할까요?” 라거나 “새로 구입하는 장비를 단상용으로 살까요? 삼상용으로 살까요?”라는 물음이다.

이것에 대한 대답은 뒤로 미루고 우선 단상과 삼상을 구분해 보자.

이후의 글에서 단상은 220V를, 삼상은 380V(정확히는 3상4선식 380/220V이다)를 말하며 사용전압 대부분이 교류(Alternating Current - A.C)이므로 직류(Direct Current - D.C)에 관하여는 필요한 경우 간단하게 설명드릴 것이다.

또한 단상은 “주택용 전기”, 삼상은 “일반용 전기”로 통일하여 설명드릴 것이나 드물게 주택용으로 삼상을 사용하고(절차가 까다롭다), 일반용으로 단상을 사용하는 경우도 있다.

1. 단상과 삼상

a. 단상의 파형 b. 삼상의 파형

fig 1-1 단상과 삼상의 파형

단상과 삼상의 차이를 그림으로 나타낸 것이다. 위 그림에서처럼 단상은 상이 하나이고 삼상은 상이 세 개이다.

그림에서 V로 표시된 y축은 전압을 나타내며 t로 표시된 x축은 시간을 나타낸다.

교류220V 60Hz는 그림처럼 +220V와 -220V를 1초간에 60번 반복하는 특성을 가진다. 이러한 특성 때문에 교류에서는 +,- 라는 설명은 무의미하며 "N"상과의 구별을 위해 ‘전원선’ , ‘중성선’ 정도의 용어를 사용하고 있다.

반면에 “직류”란 시간에 따른 전압의 변화가 없으므로 주파수라는 개념은 없다. 국내 공급되는 전기는 전압의 차이는 있지만 주파수는 공히 60Hz이며 D.C전압은 아직은 공급되지 않는다.

상(相 - phase)에 대한 개념이나 세세한 설명은 제외하고라도 눈에 보이지 않는 전기(교류)를 그림으로 그린다면 위와 같은 모양인 것이다.

약간 더 실제적인 모양을 보자.

fig 1-2 교류 3상4선식 380/220V의 결선(Y 결선)과 4극 차단기

위 그림은 일반적인 주택이나 상가, 빌딩 등에서 사용하는 3상4선식 380/220V전원의 실제 결선도이다. 상(相)이 3개라 함은 a와b, b와c 그리고 c와a 이렇게 세 개의 상을 말한다. 380V 단상이 3개인 것이다. 하지만 380V 단상을 하나만 사용할 일은 거의 없다.

그림에서 보이는 중앙점에서 시작되는 점선(중성선)을 유의해서 보자.

N이라고 표기된 이 선은 중성선(Neutral line)이다. 바로 이 선과 380V 의 3선 중 어느 한선과 같이 사용하면 단상(單相) 220V가 되는 것이다.

각 상 전원인 a,b,c 선은 바로 옆 그림인 4극 차단기의 좌측부터 세 번째 단자까지 순서 없이 접속하며 중성선인 N선은 차단기 우측의 “N"이라고 표시된 단자에 접속한다. 차단기 2차 배선시 a,b,c 세 선중 한선과 N선 단자에서 전원을 인출한다면 단상 220V를 사용할 수 있으며 a,b,c 세선만을 사용한다면 3상 380V를 사용할 수 있다.

2. 특징과 장,단점

2-1 단상(單相)의 특징

fig 2-1 단상전원과 2극 차단기

위 그림처럼 단상 220V는 하나의 상에서 한 종류의 전압만 사용할 수 있다. 이제는 110V 전압이 사라졌으니 우리나라의 단상전압은 220V로 한 종류만 있는 것이다. 차단기 또한 2극 차단기를 사용하며 순서 없이 단자에 접속하여 사용한다.

주변에서 늘 쓰이는 단상 220V도 특별한 경우가 아니라면 3상4선식 380/220V에서 220V만 인출하여 사용하는것이라 생각하면 된다.

단상 220V전압의 가장 큰 장점은 주변에서 쉽게 구할 수 있다는 것이다. 집이나 사무실뿐 아니라 공공장소, 학교 등 급하게 사용할 때 쉽게 찾을 수 있다. 또한 사용설비가 간단해서 삼상에 비해 적은 비용으로 전기에너지를 사용할 수 있다.

반면에 상(相)이 하나이므로 회전자계라는 것이 없고, 이로 인하여 전동기 운전시 콘덴서 등 별도의 기동장치가 필요하다. 이 콘덴서는 오직 단상 전동기의 기동만을 위해 필요하며 일단 기동이 되면 회전하는 전동기의 원심력에 의해서 콘덴서는 저절로 분리된다.

단상전원은 삼 상에 비하여 효율이 낮으므로 설비가 중,대형화로 갈수록 사용이 줄어들며 중,대형의 설비는 아예 단상전원을 사용할 수 없도록 제작된다.

2-2 삼상(三相)의 특징

fig 2-2 삼상전원의 위상차

fig 1-1의 b와 1-2외에 다른 방법으로 삼상전원을 그릴 수 있는데 그것은 위 그림과 같은 벡터도이다.

전압(電壓)은 크기와 방향이 있는 벡터(vector)이다. 그림처럼 세 개의 벡터는 각각 같은 크기로 120˚씩 차이가 있다. 이것을 위상차(phase difference, 位相差)라 하며 이 위상차를 이용한 회전자계(回轉磁界)는 전동기의 회전을 가능하게 해주는 위대한 원리이다. 다소 어려운 내용이지만 ‘전동기의 회전원리’라고 가볍게 생각하자.

생소한 용어들은 제쳐두고 쉽게 말한다면

“3상전원은 3개의 전원이 있다는 말이고, 이 3개의 전원이 순차적으로 아주 빠르게 회전한다. 이 회전은 전동기 내부에서 초등학교때 배운 페러데이의 법칙과 플레밍의 왼손법칙등의 조합으로 축을 돌리는 것이다” 라고 설명 할 수 있다.

이로 인해 3상 전동기는 구조가 단순하며(기동용 콘덴서가 필요 없다) 내구성이 뛰어나고 소용량 에서부터 대용량까지 제작이 가능하다. 또한 3상전원은 단상에 비하여 효율이 높아서 농업용, 산업용이나 대형 시설물에서 많이 사용한다.

하지만 시설비가 많이 들고 상대적으로 높은 전압에 대한 위험요소 등은 단상전원에 비하여는 단점이라 할 수 있다.

2-3. 몇 가지 고려사항들

2-3-1 공급요건

전기를 공급받기 위해서는 한국전력공사(이하 한전)에 신청을 해야 한다. 이 과정에서 한전에서는 사용목적, 규모 그리고 그 지역의 배전선로 상황 등, 여러 가지의 조건을 검토한 뒤 한전의 ‘전기공급약관’에 의해 전기를 공급한다. 만약 산골 한적한 곳에 집을 지었으나 200M 내에 전주가 없다면 거리에 따라 많게는 수 백 만원이 넘는 시설비를 한전에 납부해야 하며 순수 주거용 주택에 살면서 3kW를 초과하거나 삼상전기를 사용하기는 어렵다.

유흥상가나 판매점에서 요금이 저렴한 산업용의 전기를 사용 할 수 없으며 농업용, 교육용, 산업용등 특수목적의 전기를 신청당시의 목적에 위배되게 사용 하는 것은 위법한 일이다.

전기를 새로 신청하거나 현재사용중인 전기의 용량증설 또는 계약종별(주택용, 일반용, 산업용등의)의 변경이 필요하다면 먼저 한전에 문의하는 것이 나은 방법이다.

여러 가지 경우의 수를 정확하게 문의하여 답변을 듣고 시행에 옮기자. 지금당장 국번없이 123번으로 전화한다면 한전담당자가 친절하게 상담해줄 것이다.

2-3-2 경제성

많은 사람들이 하는 오해 중 “삼상이 단상보다 경제적이다. 싸다..”는 말이 있다.

전기요금은 전기사용량에 따라 부과된다. 그래서 문 앞에는 잘 보이는 곳에 전기계량기가 있고(계량기는 한전의 재산이다. 훼손하면 위법이다.) 매 달 검침원이 다녀가서 요금을 계산하여 부과하는 것이다. 요즘은 유,무선통신으로 원격검침을 하는 곳이 많아졌지만 아직 주택이나 아파트에는 둥근 원판이 빙빙 도는 계량기가 있다.

이 원판은 그유명한 "아라고의 원판"의원리로 제작된 것이며 전기의 사용량이 많아지면 그 속도가 빨라지고 사용량이 적어지면 느려진다.

전기의 사용량은 가전제품이나 장비의 용량이 결정한다. 정격이 3마력인 전동기는 220V용이라면 220V에서 3마력의 힘을 내며 380V용은 380V에서 3마력의 힘을 낸다. 같은 3마력의 일을 했으니 계량기는 같은 양만큼 적산을 한다. 단지 검침원이 기록해간 월간 사용량을 요금으로 환산하는 과정 중에 계약종별에 따라 각각 다른 요금을 적용하는 것이다.

o 효율

삼상380V는 단상220V보다 효율이 좋다. 하지만 전원전압에 의한 효율만을 요금과 결부시켜 계산한다면 수 kW 내외의 환경에서는 무시 할 수 있을 정도이다.

o 사용전선의 차이

삼상380V를 사용한다면 단상220V를 사용할 때보다 확실히 더 가는 전선의 사용이 가 능하다. 이것은 전압이 높으면 전류가 작아진다는 공식 (전력=전압x전류)과, 전선의 규 격은 통과하는 전류량에 의하여 결정된다는 원리에 의해서이다. 하지만 상대적으로 높 은 전압에 대한 위험의 감수가 동반되기도 한다.

보통 소규모 작업장이나 공방이라면 전압에 따른 전선구매비용의 차이는 시설비에 비한다면 큰 차이가 없다.

o 계약종별의 차이

- 대부분 요금의 차이는 계약종별의 차이에서 나온다. 주택용은 누진요금제 때문에 잘 못 하다가는 큰 낭패를 볼 수 있으나 전기소비량이 많지 않다면 가장 경제적이다.

- 일반용전기는 3상380V를 공급 받을 수 있으나 전기소비량이 어느정도 많아져야 주택 용보다 경제적으로 운용될 수 있다.

- 보통 350~380kWh 쯤에서 주택용과 일반용전기의 경제성이 교차된다. 즉 월 350kWh 이하의 전기사용은 주택용이 싸고, 380kWh 이상은 일반용이 더 싸다.

- 소규모라도 제조업의 사업자등록증이 있다면 산업용전기를 쓸 수 있으며, 제조업 활성 화정책의 일환으로 산업용은 일반용이나 주택용보다 많이 저렴한 편이다.

- 결국 삼상380V가 더 경제적이다는 말은 계약종별과 사용량에 따른 차이이지 전압에 의한 차이는 아니라는 말이다. 또한 사용량이 적다면 오히려 비경제적이기까지 하다.

2-3-3 계약용량

계약용량이 몇 kW이다 라는 말은 동시에 사용할 수 있는 전력량을 말한다.

만약 계약용량이 5kW라면 동시에 기동시킬 수 있는 장비의 용량이 5kW를 초과하지 않는 것이 좋겠다. 전주에서 집까지 연결되어 있는 전선이나 집안의 차단기등은 5kW에 맞추어서 시설되어있기 때문이다.

계약용량에 비하여 전기의 사용량이 과다한 경우라면 한전에서 용량의 변경을 요구할 것이다.

o 주택용이라면 대부분이 가구당 3kW로 계약되어 있으며 더 이상의 증설은 어렵다.

o 계약용량 x 450시간 = 월간 사용할 수 있는 최대의 전기사용량이다.

o 450시간 초과 사용량에는 계약종별 요금단가의 2.5배가 적용되며 한전에서 계약전력증 설통보를 받게된다.

o 계약용량이 3kW이하인 경우에는 일반용 삼상380V라도 주택용 전기요금이 적용된다.

o 일반용에서 계약용량은 기본요금의 차이이다. 월평균 사용량을 확인해 보고 불필요한 용 량은 줄이는 것이 바람직하다.

3. 단상인가 삼상인가?

현재 자신이 작업하는 공간의 전기상황이 어떤지 살펴보자. 아파트 베란다나 주택의 창고등에서 작업한다면 틀림없는 단상220V일 것이다.

만약 상가의 지하나 농장 뒷 뜰 ,공장구석의 조그만 공간이라면 삼상380V(정확히는 3상4선식 380/220V)일 경우가 더 많을 것이다.

단상인가 삼상인가의 문제는 공구나 장비의 구입 시 선택의 폭에 직접 관계된다. 말 할 것도 없이 삼상 일 때 선택의 폭은 훨씬 넓어지며 만족도도 높다.

목공을 위한 작업장을 새로이 마련할 때, 전기까지 새로 신청하여야 한다면 삼상전기를 신청하라고 추천하고 싶다. 하지만 이미 사용 중인 전기라면 공급방식(단상, 삼상)의 변경은 새로운 비용의 발생을 불러오므로 별로 추천할 만 하지는 않다.

국내 공급되는 전기는 그 품질이 아주 우수한 편이라고 한다. 전압의 변동률, 정전시간, 정전횟수, 정전의 복구시간 등을 다 고려한 결과이다. 또한 전기요금도 외국에 비해서 아주 싼 편이라고 한다. 싸고 질 좋은 제품을 공급받는 것이다. 우리는 여기에 ‘안전하게’ 사용하기 위한 노력만 하면 된다.

첫째는 안전이고 그 후에 경제적으로 사용할 수 있는 방법을 찾아보는 것이 올바른 순서일 것 같다.

지금 주위를 둘러보아 작업환경이 안전한지 다시 한 번 점검하고 작업을 시작하자.