3상 교류 전력 계산 24강전기기사 3상 - 계산 공식 암기보다 중요한 연결 구조

전기기사를 공부하다 보면 많은 사람들이 3상 파트에서 공식이 너무 많다고 느낀다. 하지만 실제로는 외워야 할 공식이 많다기보다, 몇 개 안 되는 핵심 공식이 여러 형태로 변형되어 등장하는 경우가 대부분이다. 따라서 공식을 하나씩 따로 암기하기보다 연결 구조를 이해하는 것이 훨씬 중요하다.

가장 중심이 되는 공식은 단 하나이다.

P = √3 × VL × IL × cosθ

이 공식이 사실상 3상 파트의 중심축이다. 여기서 P는 유효전력, VL은 선간전압, IL은 선전류, cosθ는 역률이다. 시험 문제 대부분은 이 식을 그대로 쓰거나 변형한 형태이다.

전류를 구하라고 하면 공식만 변형하면 된다.

 

IL = P / (√3 × VL × cosθ)

역률을 구하라고 하면 다시 변형한다.

cosθ = P / (√3 × VL × IL)

즉, 새로운 공식처럼 보이지만 사실은 같은 식을 형태만 바꾼 것이다.

여기에 피상전력과 무효전력이 연결된다.

S = √3 × VL × IL

Q = √3 × VL × IL × sinθ

그리고 이 세 개는 전력삼각형으로 연결된다.

 

S² = P² + Q²

결국 전력 계산, 역률 계산, 전류 계산은 전부 하나의 구조 안에서 움직이고 있다.

여기에 Y결선과 Δ결선 관계만 추가하면 된다. Y결선은 전압이 √3배, Δ결선은 전류가 √3배라는 규칙만 기억하면 된다.

Y결선

선전압 = √3 × 상전압

선전류 = 상전류

Δ결선

선전압 = 상전압

선전류 = √3 × 상전류

 

시험에서는 문제를 복잡하게 만들기 위해 공식을 여러 개 섞어놓지만, 실제로는 이 구조 안에서만 움직인다. 그래서 공식을 따로 외우면 헷갈리지만 연결해서 보면 오히려 단순해진다.

정리하면 3상 파트는 수십 개의 공식을 외우는 과목이 아니라 하나의 큰 구조를 이해하는 과목이다. 중심 공식 하나, 전력삼각형 하나, 결선 관계 하나. 이 세 개만 제대로 연결하면 대부분의 문제를 해결할 수 있다.