Transcript 전원 교육자료 (배전반정류기)

전원 교육자료
(배전반정류기)
2008. 11. 24
서울파워시스템
목 차
1. 전원
1.1 전원의 개요
1.2 직류
1.3 단상교류
1.4 삼상교류
2. 정류기 전원 구성
2.1 전원구성
2.2 배전반정류기
2.3 전원시스템
2.4 축전지
2.5 부하
2.6 기타
2.7 전원운용
1.1 전원의 개요
전기에너지의 공급원. 일반적으로 전력회사가 공급
하는 60Hz 상용주파수의 교류를 말하나, 자가 발전
장치 및 전지 등도 전원에 속한다. 또한, 직류를 필요
로 하는 전자회로 등에 대해서는 교류를 직류로 변환
하는 장치나 회로를 전원이라 하기도 한다.
전원의 종류에는 정전류원, 안정화전원, 무정전전원,
비상용전원 등이 있다.
1.2 직류
흐르는 방향이 일정한 전류.
DC : 直流, direct current
1.3 단상교류
AC : 單相交流 single-phase alternating current
전압, 전류의 크기가 주기적으로 사인파로
변화하는 교류.
1.4 삼상교류
삼상교류 (三相交流 three-phase current)
단상교류를 3개 조합한 것을 말하며,
삼상교류발전기에 의해서 발생되는, 전압이 같고
전류의 주파수와 진폭이 각각 같으며 서로
120°의 위상차를 가지는 교류.
2. 정류기 전원구성
2.1 전원구성
2.2 배전반정류기
2.3 전원시스템
2.4 축전지
2.5 부하
2.6 기타
2.7 전원운용
2.1 전원구성
배전반정류기
전원시스템
축 전 지
부
하
기
타
2.2 배전반정류기
배전반 정류기 고급형
2.2.1 TRANSFORMER 및 입력차단기 용량 (삼상 AC380V 일경우)
구분
정류기
DC 110V
30A
정류기 DC
110V
50A
정류기
DC 110V
75A
정류기
DC 110V
100A
정류기
DC 110V
150A
정류기
DC 110V
200A
1차전류용량
7.5A
12.5A
18.6A
24A
36A
48A
입력차단기
찯 용량
3P 15AT
3P 20AT
3P 30AT
3P 40AT
3P 50AT
3P 75AT
TRANS
2차전류
28.8A
38.5A
59.3A
76.4A
112A
144A
메인트랜스
용량
5KVA
8.3KVA
12.3KVA
15.8KVA
23.4KVA
31.6KVA
2.2.2 TRANSFORMER 및 입력차단기 용량 (단상 AC220V 일경우)
구분
정류기
DC 110V
30A
정류기 DC
110V
50A
정류기
DC 110V
75A
정류기
DC 110V
100A
정류기
DC 110V
150A
정류기
DC 110V
200A
1차전류용량
22.9A
38.1A
55.9A
71.8A
106.4A
143.4A
입력차단기
찯 용량
2P 40AT
2P 50AT
2P 75A
2P
100AT
2P
150AT
2P
200AT
TRANS
2차전류
49.9A
66.7A
102.7A
132.3A
194A
249.4A
메인트랜스
용량
5KVA
8.3KVA
12.3KVA
15.8KVA
23.4KVA
31.6KVA
2.3 전원시스템
2.3.1 정류기
교류전원을 한 방향으로만 전류를 통과시키는
기능을 가진 소자를 이용하여 직류전원으로
전환하는 전력변환 장치.
2.4 축전지
2.4.1 축전지
충전·방전반응을 되풀이할 수 있는 전지.
2.4.2 방전 (Discharge)
화학적에너지를 전기에너지로 변화하여 사용
하는 것으로 양·음극을 연결해 양극에서 음극
으로 전류를 끌어들이는 것.
2.4.3 충전 (Charge)
충전장치에 의해 만들어진 전기를 축전지에
보관하는 것. 외부에서 역방향으로 전류가 흐르
도록 화학반응을 일으켜 전기에너지를 화학
에너지로서 저장한 것이 충전이다.
2.4 축전지
2.4.4 기전력
도체(導體)의 내부에 전위차(電位差)를 생기게
해서, 그 사이에 전하(電荷)를 이동시켜 전류를
통하게 하는 원동력이 되는 것.
기전력(E) = 전해액 비중 + 0.85
2.4.5 사이클 (Cycle)
한번의 충,방전을 1 사이클이라 함.
2.4.6 공칭전압 (Nominal Voltage)
전지 전압의 표시에 사용하는 호칭으로서
연축전지는 2V, 12V이다.
2.4 축전지
2.4.7 방전 종지전압 (Final Voltage)
축전지는 어느 정도 방전하면 그 후의 전압
강하는 매우 급격하므로 일정한 정도의 전압
부근까지 방전되지 않도록 해야 하는데 이
한계점을 방전 종지전압이라 한다.
당사 축전지 종지전압 표준
공칭전압
DC 2V
종지전압
DC 1.8V
DC12V
DC10.5V
DC 1.2V
DC 1V
2.4.8 용량 (Capacity)
만 충전시킨 축전지를 일정 전류로써 규정 종지
전압까지 방전하였을 때의 방전량을 용량이라고
하며 AH(Ampere Hour)로 표시한다.
2.4 축전지
2.4.9 부동충전 (Floating Charge)
정류장치의 직류 출력에 축전지와 부하를
병렬로 접속하고, 항상 축전지에 일정전압
(부동충전 전압)을 가하여 충전 상태를 유지
하고, 동시에 정류 장치로부터 부하에 전력을
공급하고 , 정전 또는 부하 변동시에 차단없이
축전지로부터 부하로 전력을 공급하는 충전방식.
2.4.10 균등 (Equalizing Charge)
직렬로 접속된 축전지를 부동 상태로 사용하면
개개의 축전지에 비중이나 전압의 분리가 발생
하는데 이것을 균일화하기 위해 사용하는 충전
방법 일반적으로는 정전압 충전을 일컫는다.
2.4 축전지
2.4.11 부동충전전압 기준
구분
ES
부동충전전압
ESG/UXL
13.32V / cell 2.22V / cell
기준온도
25℃
25℃
VGS
비고
2.23V / cell
20℃
축전지 표면
온도 기준
2.4.12 온도별 부동충전전압
표면온도
0℃
10℃
15℃
20℃
25℃
30℃
35℃
충전전압
2.32V
2.27V
2.25V
2.23V
2.22V
2.21V
2.20V
2.4 축전지
2.4.13 축전지 용량 계산식
1
C = ------ [ K₁I + K₂(I₂- I₁) + K₃(I₃- I₂) + ----- + Kｎ(IｎIｎ-1)]
L
여기서,
C : 25℃에서 정격 방전율 환산용량 [AH]
L : 보수율
축전지는 사용년수의 경과나 사용조건의 변동 등에 의해 용량이
변화 한다. 따라서, 용량 변화를 보상하는 보정값으로서 L = 0.8을
기준치로 적용 한다.
K : 방전시간, 축전지의 최저온도 및 허용된 최저전압에 따라
결정되는 용량 환산 시간
I : 방전전류 [A]
2.5 부하
2.5.1 교류입력 (단상 배전반정류기)
1) 정류기 입력전류 (100A일때), 충전전압 기준
출력 전력 = 110.0V(전압) x 100A(전류) = 11,000VA
2) 입력이 1상 220V일 경우
입력전력 = 11,000 / [0.85(효율) x 0.82(역률)] = 15,781.9VA
3) 정류기 입력전류
= 15,781.9 / 220 = 71.736A
2.5 부하
2.5.2 교류입력 (삼상 배전반정류기)
1) 정류기 출력전류 (100A일때) 정격출력전압기준
출력 전력 = 110.0V(전압) x 100A(전류) = 11,000VA
2) 입력이 3상 380V일 경우
입력전력 = 11,000 / [0.85(효율) x 0.82(역률)] = 15,781.9VA
3) 정류기 입력전류
= 15,781.9 / (380x√3) = 23.98A
2.5 부하
2.5.3 정류기 입력 MCCB 및 CABLE 선정
구분
100A
30A
50A
출력전력
3.3kVA
5.5kVA
11.0kVA
입력전력
5kVA
8.3kVA
15.8kVA
교류입력전류
7.5A
12.5A
24A
전선
1.0SQ
4.0SQ
10SQ
MCCB
15AT
20AT
40AT
단, 교류입력은 3상380V, 효율 82%, 역율 0.82 적용시
비고
2.6 기 타
2.6.1 정류기 용량 계산식
1)
2)
3)
4)
정류기 용량은 부하용량과 축전지 충전용량을 고려하여야 한다.
부하 : 배전반판넬용 최대전류량 20A
정전보상시간이 4시간일 경우 : 100AH
Q = L + (AH x Charge coefficient) / Recharge time
여기서
Q = 정류기 용량
L = 부하 용량
AH = 축전지 용량
Charge coefficient = 1.15
Recharge time = 충전시간율 (니켈-카드뮴 : 5Hour, 연축전지 : 10Hour)
= 20 + (100x1.15)/10
= 13.5A
따라서 정류기 용량은 여유율을 고려하여 30A로 선정.
2.6 기 타
2.6.2 정류기 용량 계산식
1) 정류기 용량은 부하용량과 축전지 충전용량 및 조작전원 용량을 고려하여야
한다.
2) 부하 : 축전지 400AH 2V 55CELLS, 조작전원 65A 일 경우
= 20A + 65A = 85A
3) 정전보상시간이 4시간일 경우 : 400AH
4) Q = L + (AH x Charge coefficient) / Recharge time
여기서
Q = 정류기 용량
L = 부하 용량
AH = 축전지 용량
Charge coefficient = 1.15
Recharge time = 충전시간율 (니켈-카드뮴 : 5Hour, 연축전지 : 10Hour)
= 85 + (400x1.15)/10
= 131A
따라서 정류기 용량은 역율을 고려하여 200A로 선정.
2.6 기 타
2.6.2 분전반 입력 전력 용량
1) 전력이란 : 전류가 단위시간에 발생시키는 에너지의 양.
전류가 단위시간에 발생시키는 에너지의 양. 일반적으로 1초 동안에 행하는
작업을 일률이라 하는데, 전기공학에서는 전력이라는 용어를 쓴다. 직류회로
저항의 양 끝에 전압을 가하면 저항 속을 전류가 흐른다. 이것은 전기장에
의하여 하전입자가 힘을 받아서 움직이는 현상이며, 에너지를 소비한다.
이 에너지는 전원으로부터 공급된 것이며 열로 변한다. 이 경우의 일률, 즉
전력은 전류의 제곱과 저항을 곱한 값과 같은데 이것은 저항 양 끝의 전압과
저항을 흐르는 전류의 곱과 같다. 교류회로의 경우는 전압·전류 모두 변화
하고 있으므로 1주기의 평균을 전력이라 하는데, 전압·전류에 실효치(實效値)
를 사용하면 직류인 경우의 관계가 그대로 성립된다. 그러나 회로에
리액턴스 (reactance)를 포함할 경우는 에너지를 소비하는 것은 저항 속에서
뿐이며 리액턴스 속에서는 에너지를 소비하지 않으므로, 회로 양 끝의
전압과 회로에 흐르는 전류의 곱은 전력을 표시하지 않는다. 이것을
피상전력(皮相電力)이라 하며, 전력을 피상전력과 구별할 필요가 있을 때는
유효전력이라 한다.
2.6 기 타
전기에너지는 그것이 열로 변환될 경우에 한정하지 않고, 이를테면 모터처럼
기계적 에너지로 변환될 경우에도 그 일률은 전력이다. 또 전자기파처럼 단자
간의 전압과, 도선을 흐르는 전류도 존재하지 않는 경우라도 전력은 존재한다. 이
경우는 전기장과 자기장의 벡터곱이 단위면적당 전력의 흐름을 나타낸다. 이것을
포인팅 벡터(pointing vector)라고 한다. 매초 1J의 일률은 1W라 한다.
피상전력 : 저항 R에 전류 I 또는 전압 V를 가했을 때의 전력 P 는,
P = I²R 또는 V²/R 로 된다.
유효전력 : V(선간전압의 실효값) x A(선전류의 실효값) x P.F(역률) x √3
예)
1. 분전반 입력 전압
: 220 ( V )
2. 분전반 입력 전류
: A (A)
A = FEEDER별 용량
예) = 20A(실용량) x 5EA
= 100A
3. POWER FACTOR : 0.8 ( P.F )
Q = ( V x A ) x P.F
= (220V x 100A) x 0.8 = 17600.0 (W)
= 17.6 (kW)
2.6 기 타
참고:
전력(단위와트)이 된다. 대칭 3 상교류의 경우에는 전압을 선간전압(線間電壓)
실효값으로, 유효전류를 선전류(線電流) 실효값으로 나타낸 경우, 유효전력은
이들 곱의 배이다. 유효전력 수치는 단순히 전력이라 불리는 평균전력과 같다.
일반적인 부하를 등가적으로 저항과 콘덴서(또는 리액터)와의 병렬접속으로
간주하면, 저항 전류와 전압과의 곱이 유효전력이고, 콘덴서 전류와 전압과의
곱이 무효전력이 된다. 콘덴서는 평균적으로는 전력을 소비하지 않으므로, 전체
전력의 평균값은 저항의 전력평균값과 같다.
역률 :
교류회로의 유효전력과 피상전력과의 비(比). 교류회로에 저항 외에
커패시턴스나 인덕턴스가 포함되어 있을 경우, 저항을 흐르는 전류는 열을
발생하여 전기에너지를 소비하지만 커패시턴스나 인덕턴스 중에서는 에너지가
축적 및 방출을 되풀이할 뿐 소비되지 않는다. 따라서 전압과 전류의 곱으로
얻어지는 양은 유효전력을 나타내는 것이 아니라 겉보기의 전력을 나타내는 것에
지나지 않는다. 이것을 피상전력이라고 한다. 유효전력(단순히 전력이라고도
한다)은 일반적으로 피상전력보다 작다. 따라서 역률은 대체로 1보다 작지만
전압과 전류의 위상이 맞을 때는 1이 된다. 교류(사인파)에서는 전압과 전류
사이의 위상차를 rad으로 하면 역률은 cos θ와 같다.
2.6 기 타
2.6.3 전류와 kW, kVA, HP의 관계
2.6 기 타
2.6.4 접지
1) 접지의 종류와 접지저항치 (내선규정 140-1)
비 고) 1. 제2종접지공사에서 변압기의 고압측 전로 또는 사용전압이 35,000V
이하의 특별고압측 전로가 저압측 전로와 혼촉하여 저압측 전로의
대지전압이 150V를 넘는 경우에, 1초를 넘고 2초이내에 자동적으로
고압전로 또는 사용전압이 35,000V 이하의 특별고압전로를
차단하는 장치를 설치할 때의 접지저항치는 1선 지락전류의
2.6 기 타
암페어 수로 600을 나눈 값과 같은 Ω수로 한다.
2. 저압전로에서 그 전로에 지기가 생겼을 경우에 0.5초이내에 자동적으로
전로를 차단하는 장치를 시설하는 경우에는 이 표의 규정에도 불구하고
제3종 및 특별 3종접지공사의 접지저항치는 자동차단기의 정격감도
전류에 따라 다음표에서 정한 값 이하로 하여야 한다.
2.6 기 타
2) 접지선의 최소굵기 (전기설비기술기준 제22조)
비 고) 1. 이 표에서의 접지선은 연동선 또는 이와 동등이상의 세기 및 굵기
로서 쉽게 부식하지 않는 금속선을 사용하여야 한다.
2. 이 표는 전기설비기술기준 제22조를 근거한 것이다.
2.6 기 타
3) 제1종 접지공사의 접지선의 굵기 (내선규정 140-3)
비 고) 이 표는 비접지식 고압전로에 전기기계기구를 접속하는 경우의 최저
기준을 표시한다.
2.6 기 타
4) 제2종 접지선의 굵기 (내선규정 140-5)
2.6 기 타
5) 제3종 또는 특별제3종 접지공사의 접지선 굵기 (내선규정 140-3)
2.6 기 타
6) 전선의 종류 및 특성
- 600V CV (가교폴리에틸렌비닐시즈 케이블)
: 600V 이하의 상업용 또는 주거용으로 사용되는 배전용 전선 또는
조명용으로 사용된다.
- 600V FR-8 (폴리에틸렌절연 비닐시즈 내화전선)
: 화재경보, 비상등, 스프링쿨러 등의 내화성이 요구되는 곳에 사용된다.
- 600V KIV (전기기기용 비닐절연전선)
: 600V 이하의 전기기기의 배선에 사용되는 전선으로 도체가 유연한 절연
전선이다.
- 600V HKIV (2종 내열 전기기기 빌 절연전선)
: 600V 이하의 일반 공작물이나 전기기기의 배선에 사용되는 전선으로
내열성 가소제를 첨가한 비닐로 절연하며, 최대 도체 사용온도는 75도이다.
- GV (접지용 비닐 절연전선)
: 전기 건축물 규정에 준하는 제1급 및 제2급 접지용으로 사용되며 최대
도체 사용온도는 60도이다.
- WCT/WNCT/WRCT/WRNCT (용접용 케이블)
: 밧데리 및 아크 용접기의 2차쪽네 사용되는 케이블로 리드용, 홀더용이
있다.
2.6 기 타