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단락전류 발생 메커니즘

단락전류 비대칭, 비대칭 계수

단락전류가 비대칭이 되는 이유

단락전류 비대칭 계수

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단락전류 발생 메커니즘 

단락 전류 발생

전원에서 부하 측으로 정상적으로 전류를 공급하던 중, 빨간색으로 표시한 것처럼 단락이 되면 단락전류가 흐르게 됩니다.

부하에는 R+jXL의 Z가 있어서 크지 않은 전류를 공급하게 되지만, 단락이 되게 되면 단락전류를 제한하는 것은 선로의 L 값 밖에 없기 때문에 큰 단락전류가 발생하고 흐르게 됩니다.

 

따라서 "단락전류는 부하와는 상관이 없다"라는 개념을 일단 이해하는 것이 중요합니다.

 

부하가 크던 작던 뭐든 단락전류는 부하와 상관없이 계통의 전원으로부터 공급이 되기 때문입니다. 

※대용량 전동기의 경우 고장전류를 공급할 순 있으며 이 것은 뒤에 설명※

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단락전류 특히 3상 단락전류는 고장전류의 구분 중 가장 크기 때문에 문제로도 자주 출제되고, 3상 단락전류를 기준으로 차단기 혹은 기타 기기의 정격을 정하게 됩니다.

 

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재밌는 것은 교류 계통에서 단락이 발생하면 왠지 단락전류를 구성하는 성분이 교류분 밖에 없을 것이라고 생각되지만, 실제로는 직류분이 포함되어 비대칭 파형을 만듭니다. 

 

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단락전류 비대칭, 비대칭 계수 

단락전류 발생

단락이 발생하면, 이 때 순간적으로 큰 전류가 흐르게 됩니다.

 

 

역기전력 공식

 

짧은 시간에 전류의 변화가 크면 이에 따라 "e"라는 역기 전력이 크게 발생하게 됩니다. 이때 직류전압이 유기됩니다. 

유기되는 직류전압은 시간이 지나면서 감쇄하게 됩니다.

 

직류분이 유기가 되면 비대칭 단락전류

감쇠되다가 직류분이 없어지면 대칭분 이 됩니다. 

 

 

 단락전류가 비대칭이 되는 이유

 

단락전류가 비대칭이 되는 이유

회로의 단락

선로가 단락이 되게 되면 선로에 있는 R과 리액턴스 L 성분만이 남게 됩니다. 일반적으로 선로의 저항성분은 거의 0에 가깝고 L값이 크기 때문에 "L"만의 회로라고 봐도 무방합니다. 

인덕터 회로에서는 전류가 전압보다 90° 뒤지는 지상전류가 흐르게 됩니다. 

 

인덕터의 소자 특성상 "관성"을 지니게 됩니다. 이때 말하는 관성은 초기 상태를 유지하고자 하는 상태를 말합니다.

 

앞서 말씀드렸던 역기 전력에 유기되는 전류가 직류분이 포함되어 비대칭이 되는 이유는

 

인덕터 회로에 전류가 흐르고 이 전류는 전압보다 90° 늦은 지상전류가 되며, 인덕터 소자의 "관성" 특성에 의해 초기 상태를 유지하고자 하는 힘에 의해서 생깁니다. 

 

단락전류 비대칭 계수

• 1/2 Cycle 초기에 나타나는 비대칭 단락전류는 실효치 전류와 피크 전류로 나누어서 계산함. 
• 여기서 최대 비대칭 단락전류의 실효치(Rms)를 구하기 위한 계수는 X/R 비에 따라 IEEE 수식을 이용하여 계산

단락전류 비대칭계수

   위 식에서 알 수 있는것은 비대칭 값이 얼마나 되는 것은 R X Ratio (선로에서의 R과 X의 비)에 따라 달라진다는 것을 알

 

   수 있습니다. 선로에서 R의 값이 적고, X의 값이 크기 때문에 비대칭계수 또한 커지게 되며 이에 따라 더 많은 직류분이

   유기되고, 비대칭이 더 커지게 됩니다. 

 

 

 

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