전 기 기 초 이 론

1. 전기의 일반 개념

2. 전기에 관한 기초

3. 전    선

4. 저압 옥내배선

5. 전동기

1. 전기의 일반 개념

1.1 전기란 무엇인가

전기는 다른 것과 달라 눈에 보이지 않으므로 어렵다고 생각하는 것이 일반적이다. 그러나 전기의 정체를 잘 몰라도 전기를 이용할 수 있다. 예를 들면 어두워지면 전등을 켜거나, 추우면 전기 스토브를 켜서 덥게 하는 등, 우리 주위에 있는 기기를 보아도 전기를 이용하지 않는 것이 거의 없다.

그러면 도대체 전기란 무엇인가?

전기의 정체를 처음 발견한 사람은 영국의 물리학자 J.J 톰슨이다. 그는 여러 가지 실험을 해본 결과 전기는 극히 작은 입자라는 것을 발견했다. 이 작은 입자가 빛을 내거나 열을 발생한다는 것을 알았을 때 톰슨은 이 작은 입자를 전자라 이름을 붙였다.

1.2 마찰 전기

모든 물질이 플러스와 마이너스 전기를 가지고 있으며 그물질을 마찰할 때 ／와   １는 어떻게 되는가?

그림 1.1 (a)는 유리를 견포로 문질렀을 때 ／와 １가 어떻게 되는가를 나타내고 있다. 문지르지 않은 부분은 ／와 １가 균형을 이루어 외부에 전기적인 성질을 나타내지 않지만 문지른 곳은 그림과 같이 유리의 １가 견포로 이동한다. 따라서 유리는 플러스, 견포는 마이너스 전기를 갖게 된다.

그림 1.1 (b)는유리를 모피로 마찰했을 때 모피의 １가 유리로 이동하여 모피가 플러스, 유리가 마이너스 전기를 띤 상태를 나타내고 있다.

이와 같이 동일한 물질(유리)이라도 문지르는 상태 물질에 따라 플러스 전기가 되거나 마이너스 전기가 되거니 한다. 패러데이는 여러 가지 물질에 대하서 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

／ 석면, 토끼털, 유리, 납, 명주, 모직물, 알루미늄, 목면, 파라핀, 호박, 에보나이트, 니켈, 유황, 금, 셀룰로이드 １

이런 일련의 물질을 정전 서열, 마찰전기서열, 마찰서열 등이라고 한다.

예를 들면, 호박과 에보나이트를 마찰하면 좌측의 호박이／, 우측의 에보나이트가 １가된다.

그림 1.1 마찰전기가 일어나는 이유

1.3 원자의 모형

원자핵 주위를 2개의 전자가 회전하고

있는 헬륨의 원자모형이 그림 (a)이다.

원자핵의 ／전기와 １ 전기는 동일한

양으로 균형을 이루고 있다. 또  프로톤

(양자)의 수와 전자의 수는 동일하다.

여기서는 그림 (b)와 같은 원자 모형을

만들어 이 모형으로 ／전기와 １전기

를 설명하기로 한다.

단, 프로톤 2개, 전자 2개인 원자는

헬륨 원자지만 설명관계상 일반원자를 나타내는 것으로 한다.

1.4 ／ 전기와  １

그림 1.3 (a)를 보면 ／전기   와 １전기   를 한쌍으로 해서 2개를 점선으로  묶어 놓았다.    의 수와    의 수가 같고 전기적으로 균형을 이루고 있기 때문에  이러한 원자는 외부에 대해서 중성, 즉 ／전기도 １전기도 나타내지 않는 상태로 생각한다. 그런데 외부에서 어떠한 힘이 가해지면 그림 1.3 (b)와 같이 전자가 뛰어 나간다. 그러면 원자 안은 전기적으로      +   =    가 되어 ／전기가 나타난다. 마찬가지로 그림 1.3 (c)의 경우는 전자 2개가 모두 뛰어 나가 ／전기가 나타난다. 그림 1.3의 (b)와 (c)를 비교하면 전기적으로 그림1.3 (c)의 원자는 그림 1.3 (b)보더 2배가 많은 ／전기를 갖게 된다.

그림 1.4 (a)는 전기적으로 중성 원자이다. 지금 외부에서 어떠한 힘이 가해져 원자 안에 전자 1개가 뛰어 들어갔다.

그림 1.3 ／전기가 나타나는 이유   그림 1.4 １전기가 나타나는 이유

이 경우       +        =    가 되어 １전기가 나타난다. 마찬가지로 그림 1.4 (c)의 경우는 전자 2개가 모두 뛰어 들어갔기 때문에 １전기가 나타난다. 그림 1.4의 (b)와 (c)를 비교하면 전기적으로 그림1.4 (c)의 원자는 그림 1.4 (b)보더 2배가 많은 １전기를 갖게 된다.

1.5 동종 전기끼리의 반발

1.5.1 ／전기와 １전기의 흡인

자연계의 현상을 보면 항상 안정된 상태가 되려는 경향을 알 수 있다. 물은 수위가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흘러 안정된 상태가 되려 하고 열은 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하려고 한다.

그림 1.5 ／전기와 １전기의 흡인

전기도 마찬가지이다. 항상 안정된 상태, 즉 전기적으로 중성 원자가 되려고 한다.

그림 1.5 (a)는 ／전기만 가진 원자와 １전기만 가진 원자가 상호 끌어당기고 있는  것을 나타내고 있다.

그 결과 안정된 상태가 되려고 그림 1.5 (b)와 같이 ／전기와 １전기가 한쌍으로 된다. 즉 외부에 대해서 어떠한 전기적 성질을 나타내지 않는 상태가 된다.

이렇게 성질이 다른 전기가 융합되어 전체적으로 전기의 특성을 상실하는 것을 중화라고 한다 그림 1.5 (b)는 ／전기와 １전기가 중화되어 중성 원자가 되어서 안정된 상태임을 나타내고 있다.

1.5.2 동종 전기끼리의 반발

다음 그림 1.6 (a)와 같이 ／전기만을 가진 원자에 ／전기만을 가진 원자가 주어진 경우에 대해서 설명하고 있다.

그림 1.6 동종 전기의 반발

원자가 안정된 상태가 되려고 하는 관점에서 보면, 한쪽 원자에  가 이동했을 경우

그림 1.6 (a)의 상태는 불안정한 상태가 되므로   를 주고 받지 않는다

안정된 상태가 되기 위해서는 ／전기가 없는 쪽으로 이동해야만 한다..

이상은 그림 1.6 (b)의 １전기끼리의 원자도 마찬가지다.

즉, 동종 전기끼리는 서로 반발하여 멀어지려고 하는 힘이 작용하게 된다.

이상과 같이 전자는 어떠한 힘으로 이동하고 그 결과로 ／전기 또는 １전기가 나타난다. 이렇게 해서 나타난 ／ 또는 １전기가 여러 가지 전기 현상을 야기 시키는 것이다.

2. 전기에 관한 기초

2.1 전자의 흐름과 전류

여러 가지 전기 현상은 모두 전기의 흐름에 의한 것이다. 전기는 전선을 통해서 흐르고 보통 구리나 알루미늄 등의 금속으로 되어있다.

금속의 원자에는 원자핵에 강하게 구속되지 않는 자유 전자가 있기 때문에 전선 안에는 자유로이 움직일 수 있는 자유 전자가 많이 있다. 이 자유전자가 전기를 전도하는 중요한 역할을 한다.

전선 자체만으로 자유 전자를 움직일 수 없다.

그림 2.1 (a)와 같이 ／전하를 가진 쪽과 １전하를 가진 쪽을 전선으로 연결하면  전선 속의 자유전자가 이동하여 ／전하와 결합하여 중성이 된다. 이와 같이 전선 속의 전자 이동은 ／전하가 모두 중성이 될 때까지  계속된다. 이 전선 속의 전자의 이동, 즉 전자의 흐름을 전류라 한다.

전자는 분명히 １쪽에서 ／쪽으로 흐르고 있으나 우리는 전류의 흐름을 ／에서 １로 흐른다고 약속하고 있다. 이와 같이 전류가 흐르는 방향과 전자가 흐르는 방향은 서로 반대로 되어 있다.

전선에 흐르는 전류의 크기는 전선의 한 점을 1초간에 통과하는 전하의 양으로 나타내며, 그 단위는 암페어(A)를 사용한다. 또 1초간에 1쿨롱의 전하가 통과했을 때를 1암페어의 전류가 흘렀다고 한다.

그림 2.1 전류와 전자류의 방향

2.2 전압

물이 담긴 A, B의 그릇을 파이프로 연결하면 물은 수위가 높은 곳에서 낮은 쪽   B로  흐른다.  이 때 물이 흐르는 세기는 용기A, B의 수위의 차, 측 수압에 의해 결정된다. 그림 2.2 (b)와 같이 전선을 통해 ／전하 A에서 １전하 B로 향해 전류가  흐르는 것은 A에서 B를 향해 어느 크기의 전기적 압력이 가해졌다고 할 수 있다.

이 전기적 압력을 전압(Voltage)이라 하며 전압의 크기를 표시하는 데는 볼트(V)라는 단위를 사용한다.

그림 2.2 수압과 전압의 비교

2.3 전기저항

파이프에 물이 흐를 때 일정한 수압을 가할 경우 파이프가 짧으면서 굵거나, 파이프의 내면이 매끄러우면 물은 쉽게 흐른다. 그러나 파이프가 가늘고 길며, 내면이 거칠면 물이 잘 흐르지 못한다.

이것은 파이프의 상태에 따라 물의 흐름을 방해하는 힘이 다르기 때문이다.

이것을 파이프의 저항이라 한다.

이와 마찬가지로 전류가 흐르는 전선에도 전기의 흐름을 방해하는 성질이 있다.

이것은 파이프의 저항과 같이 전기적인 저항이라고 생각하며, 이것을 전기저항   이라 한다. 저항의 크기를 나타내는 단위는 옴(ohm 기호는□)을 사용한다.

2.4 직렬과 병렬.

2.4.1 직렬접속

저항은 일반적으로 R 또는 r로 나타내며 단위는 (□)을 사용한다.

그리고 저항이 회로 안에 있으면 전류가 흐르기 어렵게 된다. 또 전기회로에서 2개의 저항을 직렬로 접속하면 전체 저항은 커지는데 이것을 합성저항이라 한다.

저항의 회로 기호를          로 표시하며,

이 저항을 직렬로 접속하면 그림 2.3과 같이

된다.

예를 들면 2개의 저항값을 30□으로 하여

직렬로 접속하면 전체의 저항값은 각각의 저

항값의 합계이며 60□이 된다.

30□    30□

저항값 R= r1 ／ r2 = 30□ ／ 30□ = 60□

그림 2.3 저항의 직렬접속

2.4.2 병렬접속

직렬로 했을 때 사용한 저항을 병렬로 접속

하면 전체저항은 감소한다.

저항을 병렬로 접속하면 전체 저항값은 작아

져 큰 전류가 흐르게 된다.

이것을 호스에 비유하면 물이 흐르는 호스가

가 증가한 것으로 볼수 있다.

예를 들면 2개의 저항을 병렬로 접속하면 전

체의 저항값은 15□이 된다.

그림 2.4 저항의 병렬접속

2.5 옴의 법칙

저항에 전압을 가하면 전기회로에 전류가 흐른다. 이 저항, 전류, 전압의 관계를 독일의 옴이 조사하여 전기의 기본 법칙이 되는 중요한 법칙을 발견했다.

그림 2.5와 같이 전지에 전구를 접속하고 전지 1개에 전구 1개를 접속한 경우를 (a), 전지 1개에 전구 2개를 접속한 경우를 (b), 전지 2개에 전구 1개를 접속한 경우를 (c)로 한다. 전구의 밝기는 (b)보다 (a), (a)보다 (c)가 밝다.

그림 2.5 전구와 건전지의 접속 예

전류도 이와 같다. 즉, 도체에 흐르는 전류의 크기는 도체의 양끝에 가한 전압에 비례하고, 그 도체의 저항에 반비례한다. 이것을 옴의 법칙이라 한다

전압(볼트)

전류(암페어) =

저항(옴)

다시 말하면 전류는 전압을 저항으로 나눈 것이다. 여기서 전류I, 전압E, 저항은 R이라는 기호로 나타내면 다음과 같다.

E(V)

I(A) =                   ……………………… (2.1)

R(□)

식 2.1을 변형하여 저항을 구하면,

E(V)

R(□) =                  ……………………… (2.2)

I(A)

가 된다. 즉 저항 R는 저항에 가하는 전압과 저항에 흐르는 전류의 비로 구한다.

또 전압을 구하면

E(V) = I(A) × R(□)     ……………………… (2.3)

이 되고, 전압E는 R(□)의 저항에 I(A)의 전류가 흐르는데 필요한 전기적 압력이라는 것을 알 수 있다.

2.5.1 전압과 전류를 알고 저항을 구하는 경우

예제) 24(V)의 전압에 어느 저항을 접속했을 때 8(A)의 전류가 흘렀다. 저항은      얼마인가?

(풀이) 옴의 법칙 식 2.2에서

E(V)

R(□) =

I(A)

에서 E = 24(V), I = 8(A)

24

R(□) =       = 3(□)

8

2.5.2 저항과 전류를 알고 전압을 구하는 경우

예제) 50□의 저항에 2A의 전류가 흐르려면 몇 볼트의 전압이 필요한가?

(플이)옴의 법칙 식 2.3에서

E = I·R에서

I=2(A),  R=50(□)

E = 2 × 50 = 100(V)

2.6 전기회로

2.6.1 직렬회로

전류가 한길로 흐르도록 전구 등의 부하를 접속하는 방법을 직렬접속이라 한다.

직렬접속은 다음과 같은 특징이 있다,

(1) 회로의 저항값은 저항의 합계와 같다.

(2) 회로 안의 각 저항에는 같은 크기의 전류가 흐른다.

(3) 각 저항에 걸리는 전압의 합계는 전원 전압과 같다.

예제) 다음과 같은 회로에서 흐르는 전류는 얼마인가?

(풀이) 저항 R = 1(□) + 0.5(□) + 0.5(□)

= 2(□)

E(V)

I(A) =         에서

R(□)

12

=      = 6(A)

2

2.6.2 병렬회로

전류가 2개 이상의 통로로 나뉘어 흐르도록 전구 등의 부하를 접속하는 방법을  병렬접속이라 한다.

병렬 접속은 다음과 같은 특징이 있다.

(1) 각 저항에는 같은 전원전압이 걸린다.

(2) 전원으로부터 흐르는 전류의 합은 각 저항에 흐르는 전류와 같다.

(3) 회로 전체 저항의 합계는 각 저항의 어느 것보다 작다.

예제) 다음과 같은 회로에서 합성 저항 R과 전류 I는 얼마인가?

(풀이) ① R2와 `의 합성저항 R＋를 구하면

1          1        1    6

R＋ =         =           =     =

1     1    1     1     4    4

+          +

R2    R3   6     2     6

= 1.5(□)

② 회로의 전체적인 합성저항 R를 구하면

R = R1 +  R＋= 2.5(□) + 1.5(□) = 4(□)

③ 전류 I를 구하면,

E     12

I =     =     = 3(A)

R     4

2.6.3 전압이 어떻게 걸리는가.

2개 이상의 저항을 직렬로 접속하여 전류가 흐르면, 각각의 저항값에 따라 전원 전압이 나뉘어 가해지게 된다.

병렬 접속은 다음과 같은 특징이 있다.

(1) 각 저항에 가해지는 전압의 합계는 전원 전압과 같다.

(2) 각 저항에 가해지는 전압은 저항의 비율로 결정된다.

예제) 다음과 같은 회로에서 저항에 걸리는

전압은 몇 V인가?

(풀이) 합성저항 R=1+2+3=6(□),     E    12

I =     =    = 2(A)

R    6

1□□1□2=2(V), 2□□2×2=4(V), 3□□3×2=6(V)

2.7 전력

전기는 우리들 생활을 쾌적하고 편리하게 해 준다. 이것은 전기 에너지를 쉽게  보낼 수 있기 때문이다. 이 전기 에너지를 전력이라고 한다.

전력이란 1초간에 전기가 하는 일이다. 전력의 기호 P로 표시하고 단위는 (W)가 사용된다. 지금 저항R (□)에 전압 E(V)가 가해지고 전류 I(A)가 흐르고 있다고 하자 이때 저항에서 소비되는 전력 P(W)는 다음 식으로 표시된다.

P = E · I(W)   ………………………… (2.4)

그리고 위의 식은 그림 2.6과 같이 나타낼 수 있다

.

그림 2.6 전력 표시방법

전력량은 전력과 시간을 곱한 값으로, 기호 W로 표시하고 단위에 와트시(Wh)가 사용된다. 즉, 전력 P(W)를 t 시간 사용했을 때 전력량 W(Wh)는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

W = P·t(Wh)   ………………………… (2.5)

또한 다음과 같이 표시할 수 있다

E2

W = E·I·t = I2Rt =   · t(Wh) …… (2.6)

R

전력량의 단위에는 킬로와트시(kWh)가 사용된다. 각 가정에서는 전기량의 단위에 이(kWh)가 사용되며 사용한 전기량만큼 전기 요금을 전력회사에 지불하게 된다.

예제) 다음과 같은 회로에서 전력은 얼마인가?

(풀이) 전류와 저항을 알고 있을 때

P = E · I(W) = 100 × 3 = 300(W)

= 0.3(kW)

2.8 교류회로

교류란 시간의 변화에 따라 흐르는 전류의 방향과 크기가 일정한 주기로 변화하는 전류를 말하고, 그와 같은 전류가 흐르는 근본을 교류 전압이라 한다.

2.8.1 주파수

교류 전류나 전압이 변화하는 과정을 보면, 일정한 시간마다 같은 변화를 반복  하고 있다.(그림 2.7)

이 파형은 전압이나 전류의 어느 쪽이라도 좋으나, 가령 전류라고 하면 0(A) □      최대 전류 □ 0(A) □    최대 전류 □ 0(A)를 1회의 주기로 하고, 이 1회의 변화에 필요한 시간 T를 주기라 한다. 그리고 1초간에 반복하는 회수 f를 주파수라 한다. 주파수의 단위는 헤르츠(□)로 나타낸다. 최근에는 이 (□)를 사용하고 있으나, 이전에는 싸이클이 1초간에 몇 번 반복하는가를 단위로 사용하여 C/S로 나타 내기도 했다. 교류 파형은 그림 2.7에서 보는 바와 같이 주기 T와 f 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.

1

f =    (□)   ………………………………… (2.7)

T

우리나라에서는 가정이나 공장으로 송전하는 교류는 60(□)를 기준으로 하고 있다.

60(□)라 하면 1초간에 60 사이클에서 0(V)로 되는 점이 120회 있다는 것을 의미 한다

그림 2.7 주파수

참고로 각국 나라별 주파수를 살펴보면,

일본의 경우 동부는 50(□) 서부는 60(□), 대만 60(□), 중국 50(□), 미국 60(□)

영국 50(□), 프랑스 50(□), 북한 60(□)이다.

2.8.2 각주파수

그림 2.8과 같이 1사이클이 종료되면 2□

(rad) 진행하고 2사이클에 2□×2(rad)=4□

(rad), f사이클에 2□×f(rad)= 2□f(rad)이

진행된다.

따라서 주파수 f(□)인 경우 1초간에 2□f

(rad) 진행된다. 이 값2□f를 □(오메가)로

표시하며 이것을 각주파수라 한다.

□ = 2□f(rad)                        그림 2.8 각주파수

이 □는 1초 동안에 변화하는(진행하는) 각도이므로 t초 동안에 변화하는 각도는 □t = 2□ft(rad)이 된다.

가정이나 공장에 공급되는 전압 파형은 사인 파형이며 이것을 사인파 교류 전압이라 한다.

사인파 교류 전압 v(V)는 그 최대값을 Vm(V)라고 하면 다음 식과 같이 된다.

v = Vm·sin□(V)   ………………………………… (2.8)

식 2.8에서 사인파 교류 전압 v의 식을 v = Vm·sin□(V)로 표시했는데 이 식의 □가 □t가 되므로 v의 식은 다음과 같다.

v = Vm·sin□ = Vm·sin□t

= Vm·sin2□ft(V) ………………………………… (2.9)

2.8.3 부하가 R(저항)만 있는 회로

그림 2.9과 같이 저항 R(□)의 저항기에 기전력 e(V)의 교류 전원을 접속한다.   이 때 R(□)의 양단에 발생한 전압 v(V)와 회로에 흐르는 전류 i(A)의 관계를 보자

교류 기전력의 순시값 e(V)는 다음과 같은 식으로 표현된다.

e = √2E sin□t(V) ………………………………… (2.10)

한편 R(□) 양단에 전압 v(V)는 다음과 같은 식으로 표현된다.

v = √2V sin□t(V) ………………………………… (2.11)

그런데 전원의 양단과 R(□)의 양단은 같다.

따라서 e=v이기 때문에 E=V가 된다.

부하 R(□)에 흐르는 전류 i(A)는 옴의 법칙에 의하여 구할 수 있다.

그림 2.9 저항만 있는 회로        그림 2.10 전압과 전류의 파형

v      V

i =   = √2   sin□t(A)  ………………………………… (2.12)

R      R

전류 i(A) 의 실효값을 I(A)라 한다면 식 2.11과 같이 표현된다.

i = √2 I sin□t(A)  ……………………………………… (2.13)

따라서 전류의 실효값 I는 실효값 V와 다음과 같이 관계가 있다.

V

I =     (A)  ………………………………………………… (2.14)

R

이와 같이 교류회로에서고 저항만 있는 회로의 경우는 직류 회로와 같다고 보면 된다.

2.8.4 부하가 L(인덕턴스)만 있는 회로

인덕턴스 L(H)에 교류 전압 v(V)를 가했을 때 전류 i(A)가 흐르면 L의 양단에 발생하는 유도 기전력(역기전력이라함)은 다음과 같은 식으로 표현된다.

□i

eL = L    (V) ………………………………………………… (2.15)

□t

단, □i/□t는 □t(S) 사이에 전류가 □i의 시간적 변화에 대한 전류의 비율이 된다.

그림 2.12에서와 같이 i는 v보다 □/2(rad)만큼 뒤지게 된다.

즉, 『인덕턴스에 교류 전압을 가할 때 전류의 위상은 전압보다 □/2(rad)【90¸】

뒤진다.』라고 말할 수 있다.

그림 2.12의 오른쪽은 전압의 벡터 V와 전류의 벡터 I를 위상관계를 포함하여   나타낸 벡터도 이다. 일반적으로 전압 V를 기준으로 한다.

그림 2.11 인턱던스만 있는 회로    그림 2.12 전압과 전류의 파형

각주파수 □(rad/s)의 전압 v = √2Vsin □t를 인덕턴스 L에 가하면 인덕턴스 □L

(□)로 작용해 전류를 방해 한다.

이 값을 유도성 리액턴스라 하며 XL로 표현한다.

흐르는 전류 i와 XL은 다음과 같은 식으로 표현된다.

V           □

i = √2   sin (□t -   ) (A) ,  XL = □L = 2□fL……… (2.16)

XL           2

2.8.5 부하가 C(캐폐시던스)만 있는 회로

정전용량 C(F)에 교류 전압 v(V)를 가하면 전하 q(C)의 충방전이 일어난다.

직류 전압 V를 정전용량 C에 가했을 때 축적되는 전하 Q = C V 였다.

교류에서도 같은 형태로 다음과 같은 식으로 표현된다.

q = C v  ………………………………………………………  (2.17)

식 2.17에서 C는 비례상수로 일정하기 때문에 q는 v에 비례한다고 할 수 있다.

교류전압 v가 콘덴서에 가해지면 q가 변화한다. q의 시간적 변화에 대한 변화 비율이 전류 i 이다.

□q

i =      (A)  ………………………………………………… (2.18)

□t

그림 2.14에서와 같이 i는 v보다 □/2(rad)만큼 앞서간다.

즉, 『정전용량에 교류 전압을 가할 때 전류의 위상은 전압보다 □/2(rad)【90¸】

앞선다.』라고 말할 수 있다.

그림 2.14의 오른쪽은 전압의 벡터 V와 전류의 벡터 I를 위상관계를 포함하여   나타낸 벡터도 이다.

그림 2.13 정전용량만 있는 회로     그림 2.14 전압과 전류의 파형

각주파수 □(rad/s)의 전압 v = √2V sin □t를 정전용량 C에 가하면 정전용량은 1/□C(□)로 작용해 전류를 방해하는 동시에 전류의 위상을 □/2(rad)만큼 전압보다 앞서게 된다 이 전류를 방해하는 작용을 용량성 리액턴스라 하며 Xc로 표현한다.

따라서 전류 i와 Xc는 다음과 같은 식으로 표현된다.

V           □            1        1

i = √2   sin (□t +   ) (A), Xc =      =        ……… (2.19)

Xc           2           □C     2□fC

2.8.6 RLC 직렬회로

그림 2.15에서 RLC의 직렬회로에 전압 V를 가했을 때 전류 I가 흘렀다

이 경우 위상을 포함하여 가해진 전압 V는 다음과 같다.

그림 2.15 RLC 직렬회로         림 2.16 RLC 직렬회로 벡터도

V = VR + VL + VC = RI + ｎXLI + -ｎXCI = □ R + ｎ( XL - XC ) □

= Z I

여기서   [eqn: Z = SQRT {{R}^{2} ／ ( {X}_{L} １ {X}_{C} )}]

[eqn: □ = {tan }^{-1 } { { X}_{L }１ { X}_{C } } over {R }]

이상의 관계를 벡터도로 나타낸 것이 그림 2.16이다.

그림 2.15의 RLC 직렬회로에서 전원의 주파수를 바꾸면 리액턴스 XL,  XC의 값이 바뀌고 전류 I도 바뀐다. 왜냐하면 전류 I는 다음과 같으며 주파수 f와 관계가 있기 때문이다.

[eqn: I = { V} over {Z } = { V} over { SQRT { { R}^{2 } ／ ( { X}_{L } １ {X }_{C }) } }]

[eqn: = { V} over { SQRT { { R}^{2 }／ ( 2 pi fL １ {1 } over {2 pi fC }) { }^{2 } } }]

3. 전  선

3.1 절연전선과 케이블

전선·케이블의 종류는 그 용도 및 사용 조건에 따라 다종 다양하다. 일반적으로 전기용품안전관리법에서 규정하고 있는 이외에 전기설비기술기준에서는 전기용품안전관리법의 적용 받는 것을 제외하고 별도로 고시하는 규격에 적합한 것을 사용하야야 된다고 규정하고 있다. 또한 전기설비기술기준에는 절연전선, 다심형전선, 캡타이어케이블, 저압케이블, 고압케이블, 특별고압케이블이 각각 규정되어 있다. 또한

KS에도 전선·케이블에 대하여 규격화되어 있다.

3.1.1 절연전선

표 3.1 절연전선

종 류	기 호	규 격	구 조 · 용 도
600V 비닐 절연 전선 단선 : 0.8 ∼ 5.0□ 연선 : 0.9 ∼ 500□	IV	KS C 3302	·연동선에 비닐을 피복한 것으로 단선과 연선이 있다. ·주로 일반 공작물(옥내)전기기기의 배선에 사용한다.
600V 2종 비닐 절연 전선 단선 : 1.2 ∼ 5.0□ 연선 : 0.9 ∼ 500□	HIV	KS C 3328	·연동선에 비닐을 피복한 것으로 단선과 연선이 있다. ·주로 일반 공작물(옥내)전기기기의 배선에 사용한다.
네온관용 전선 (종류 및 기호) 7.5kV 네온관용 비닐절연전선 7.5kV 네온관용 폴리에틸렌 절연비닐시스전선	N-V N-EV N-PN 7.5kV N-V 7.5kVN-EV	KS C 3308	·연동선 또는 주석도금 연동선 연선 에 비닐 또는 폴리에틸렌,EP고무를 피복한 절연체 위에 시스를 한것도 있다.
옥외용 비닐 절연 전선 단선 : 2.0 ∼ 5.0□ 연선 : 14 ∼ 100□	OW	KS C 3340	·경동선에 비닐을 피복한 것으로 단선과 연선이 있다. ·주로가공전선로에 사용한다
인입용 비닐 절연 전선 단선 : 2.0 ∼ 3.2□ 연선 : 8 ∼ 60□ (종류 및 기호) 인입용 비닐 절연 전선 2개 연선 인입용 비닐 절연 전선 3개 연선 인입용 비닐 절연 전선 2심 평형 인입용 비닐 절연 전선 3심 평형	DV DV 2R DV 3R DV 2F DV 3F	KS C 3315	·경동선 또는 연동선에 비닐을 피복 한 것으로 단선과 연선이 있다. ·600V 이하의 주로 가공 인입선에 사용한다.
고압 인하용 절연 전선 단선 : 2.0 ∼ 3.2□ 연선 : 5.5 ∼ 30□ (종류 및 기호) 고압 인하용 가교 폴리에틸렌 절연 전선 고압 인하용 부틸고무 절연 전선 고압 인하용 EP 고무 절연 전선	PDC PDP PDC PDB PDP	KS C 3324	·연동선에 가교 폴리에틸렌, 부틸고 또는 EP 고무를 피복한 것으로 단 선과 연선이 있다. ·6600V이하의 고압 가공전선로에서 주상 변압기의 1차측에 이르는 인 하용으로서 사용한다.

3.1.2 케이블

표 3.2 케이블

종 류	기 호	규 격	구 조 · 용 도
600V 비닐 절연 비닐 시스 케이블 단선 : 1.0 ∼ 3.2□ 연선 : 2.0 ∼ 100□ R : 환형, F : 평형	VVR VVF	KS C 3604	·연동선에 비닐을 피복하고 그위에 다시 연선으로 하거나 평행으로 하여 비닐을 피복(시스)한 것으로 단선과 연선이 있다.
600V 폴리에틸렌 케이블 단심 : 2.0 ∼ 1000□ 2∼4심 : 2.0 ∼ 325□ 600V 가교 폴리에틸렌 절연 비닐 시스 케이블 트리플렉스형 가교 폴리에틸렌 절연 비닐 시스 케이블	CV CV CV-T	KS C 3611	·연동선에 폴리에틸렌 또는 가교 폴리에틸렌을 피복하여 시스에 비닐 또는 폴리에틸렌으로 피복한 것이다.
고압 가교 폴리에틸렌 케이블 단심 : 8 ∼ 1000□ 3심 : 8 ∼ 325□ (종류 및 기호) 6.6kV 가교 폴리에틸렌 절연 비닐 시스 케이블 6.6kV 트리플렉스형 가교 폴리에 틸렌 절연 비닐 시스케이블	CV CV CVT	KS C 3131	·연동선에 가교 폴리에틸렌을 피복 하고 시스에 비닐 또는폴리에틸렌을 피복한 것으로 도체 위와 절연체 위 에 반도전층을 설치하고 그위에 다 시 동 테이프의 차폐층(동 테이프) 이 설치되어 있다.
제어용 케이블 선심수 : 2.0 ∼ 30심	CVV	KS C 3330	·경동선에 비닐을 피복한 것으로 단선과 연선이 있다. ·주로가공전선로에 사용한다
600V 비닐 절연 비닐 캡타이어 케이블 단심 : 0.75 ∼ 100□ 2∼4심 : 0.75 ∼ 14□	VCT	KS C 3602	·경동선 또는 연동선에 비닐을 피복 한 것으로 단선과 연선이 있다. ·600V 이하의 주로 가공 인입선에 사용한다.

3.2 전선의 접속

전선을 접속하는 경우에는 전선의 허용전류에 의하여 접속부분의 온도상승 값이 접속부 이외의 곳의 온도상승 값을 넘지 않도록 하고, 또한 전선 종별에 따라 다음 사항에 의하여야 한다.

(1) 절연전선 상호 간 또는 절연전선과 코오드, 켑타이어 케이블 또는 케이블을    접속할 때.

① 전선의 전기저항을 증가시키지 않을 것.

② 전선의 강도(인장하중으로 표시함)를 20%이상 감소시키지 않을 것, 다만, 점       퍼선을 접속하는 경우와 같이 전선에 가해지는 장력이 전선의 강도에 비하여       현저하게 적은 경우에는 그러하지 아니한다.

③ 접속부분은 절연전선의 절연물과 동등 이상의 절연 효력이 있는 접속기를 사       용하는 경우를 제외하고, 접속부분은 절연전선의 절연물과 동등 이상의 절연       효력이 있는 것으로 충분히 피복할 것.

(2) 위 규정 외에 도체에 알루미늄(알루미늄 합금을 포함)을 사용한 전선과 동     (동합금을 포함)을 사용하는 전선과를 접속할 때는 접속 부분에서 전기적 부식이   일어나지 않도록 유의하여야 함은 물론, 도체에 알루미늄을 사용하는 절연전선     또는 케이블을 옥내배선, 옥측배선, 또는 옥외배선에 사용 할 때 이 전선을 접속하   는 경우에는 전선 코넥트를 사용하여야 한다.

(3) 기타 나전선 상호 간, 나전선과 절연전선, 코오드 상호 간, 캡타이어 케이블     상호 간, 케이블 상호 간 또는 이러한 것의 상호 간을 접속할 때의 구체적인 요령   에 대해서는 내선규정 125-9를 참조하기를 바란다.

3.3 전선의 병렬사용

옥내에서 전선을 병렬로 사용하는 경우에는 다음 각호에 의하여 시설하는 것을  원칙으로 한다.

(1) 병렬로 사용하는 각 전선의 굵기는 동 50□ 이상 알루미늄 80□ 이상이고,      또한 동일한 도체, 동일한 굵기, 동일한 길이어야 한다.

(2) 공급점 및 수급점에서 전선의 접속은 다음 각호에 의하여 시공하여야 한다.

① 동극의 각 전선은 동일한 터미널러그에 완전히 접속할 것. (납땜에 의할 경우        의 터미널러그는 각 전선마다 삽입구멍을 갖추고 있을 것)

② 동극인 각 전선의 터미널러그는 동일한 도체에 2개 이상 리뱃 또는 2개 이상        의 나사로 헐거워지지 아니하도록 확실하게 접속 할 것.

③ 기타 전류의 불평형을 초래하지 아니하도록 할 것.

(3) 병렬로 사용하는 전선은 각각에 퓨즈를 장치하지 말아야 한다.(공용 퓨즈는     지장이 없다.)

3.4 허용전류

3.4.1 허용전류란

전선에 전류를 흐르게 하면 도체의 전기저항에 의하여 발열 상태가 발생한다.

이 발열이 어떤 값 이상이 되면 전선의 절연 재료가 변질 또는 연화되고 또한 발화

나 도체의 용단에 이른다.

이와 같은 절연 재료의 손상을 발생시키지 않는 한도로 흐르게 하는 전류를 허용 전류라고 한다.

전기설비기술기준 198조에서는『저압 옥내 배선의 허용전류』로서 규정되어 있다.

3.4.2 허용전류의 분류

허용 전류는 통전 하려는 전류의 크기와 통전 시간에 따라 연속 허용전류, 단시간  허용전류, 간헐 허용전류, 단락시 허용전류로 분류된다.

단지 허용전류로 표현되어 있는 경우에는 일반적으로 연속 허용전류를 의미한다.

3.4.3 연속 허용전류를 구하는 방법

연속 허용전류는 식으로 구할 수 있는데 식으로 구하는 방법은 실용상 불편하기 때문에 전선의 굵기별로 미리 계산된 허용 전류표가 널리 사용되고 있다.

표 3.3에 애자를 사용한 배선에 의하여 절연물의 최고 허용온도가 60℃의 IV 전선 등을 시설하는 경우의 허용전류와 표 3.4에 VV 케이블 및 전선관 등에 절연물의 최고 허용 온도가 60℃의 IV전선 등을 수납하는 경우의 허용전류.(VV:비닐절연 비닐외장 케이블)를 들었다.

또한 허용전류는 절연 재료의 종류, 주위 온도, 관로 부설 조건에 따라 다르며   각각 보정 계수를 가함으로써 구할 수 있다.

이들은 내선 규정에 정해져 있으며  사용 전에 잘 검토할 필요가 있다

한편 케이블의 허용 전류를 구하는 경우에는 케이블의 종류별 허용 전류표에서 부설 조건에 따라 구하며 기저 온도의 차이를 전류 계수로 보정한다.

케이블의 허용 전류표는 내선 규정에 기재되어 있다.

표 3.3 애자를 사용한 배선에 의하여 절연물의 최고 허용온도가 60℃의

IV 전선 등을 시설하는 경우의 허용전류.(주위 온도 30℃ 이하)

도 체 (동)			허용전류 (A)	비 고
단선, 연선의 구별	공칭 단면적(□)	소선수/지름 (개/□)
단 선	１ １ １ １ １ １ １ １	1.0 1.2 1.6 2.0 2.6 3.2 4.0 5.0	(16) (19) 27 35 48 62 81 107	지름 1.2□이하 및 단면적 1.25□이하의 전선은 일반적으로 배선에 사용하는 전선으로 인정되어 있지 않다. 따라서( )안의 수치는 참고로 표시한 것이다.
연 선	0.9 1.25 2 3.5 5.5 8 14 22 38 60 100 150 200 250 325 400 500	7/0/4 7/0.46 7/0.6 7/0.8 7/1.0 7/1.2 7/1.6 7/2.0 7/2.6 19/2.0 19/2.6 37/2.3 37/2.6 61/2.3 61/2.6 61/2.9 61/3.2	(17) (19) 27 37 49 61 88 115 162 217 298 395 469 556 650 745 842

표 3.4 VV 케이블 및 전선관 등에 절연물의 최고 허용 온도가 60℃의

IV전선 등을 수납하는 경우의 허용전류.

전선 종별 도 체		허 용 전 류 (A)
단선, 연선의 구별	지름 또는 공칭 단면적	VV 케이블 3심이하	IV 전선을 동일한 관, 몰드 또는 덕트 내에 수납하는 경우의 전선수
			3 이하	4	5 ∼ 6	7 ∼ 15	16 ∼ 40
단 선	1.6 □ 2.0 □ 2.6 □ 3.2 □	19 24 33 43	19 24 33 43	17 22 30 38	15 19 27 34	13 17 23 30	12 15 21 27
연 선	5.5 □ 8 □ 14 □ 22 □ 38 □ 60 □ 100 □ 150 □ 200 □ 250 □ 325 □ 400 □ 500 □	34 42 61 80 113 150 202 269 318 367 435 １ １	34 42 61 80 113 152 208 276 328 389 455 521 589	31 38 55 72 102 136 187 249 295 350 409 469 530	27 34 49 64 90 121 167 221 262 311 364 417 471	24 30 43 56 79 106 146 193 230 272 318 365 412	21 26 38 49 70 93 128 170 202 239 280 320 362

(주) VV케이블 배선, 금속관 배선 , 합성수지관 배선, 금속제가요전선관 배선, 금속몰드 배선, 금속덕트 배선, 플로어덕트 배선 및 셀룰러덕트 배선 등에 적용한다. 이 경우에 금속덕트 배선, 플로어덕트 배선, 및 셀룰러덕트 배선에 대해서는 전선수 3이하를 적용한다.

＠비고Ｂ (1) VV케이블은 굴곡이 심하지 않고 2m 이하의 전선관 등에 수납하는                경우에도 VV 케이블 3심 이하의 난을 적용한다.

(2) 이표의 IV 전선을 전선관 등에 수납하는 경우의 허용 전류값은 표 3.3

에, 표 3.5의 전류 감소 계수를 곱한 것이다.

표 3.5 전류 감소 계수

동일관 내 전선수	전류 감소계수
3이하 4 5 또는 6 7이상 ∼ 15이하 16이상 ∼ 40이하 41이상 ∼ 60이하 61이상	0.70 0.63 0.56 0.49 0.43 0.39 0.34

4. 저압 옥내배선

4.1 용어의 정의

(1) 전기사용장소

전기를 사용하기 위하여 전기 공작물을 시설한 장소를 말한다.

(2) 전  로

보통의 사용 장소에서 전기를 통하는 회로의 전부 또는 일부를 말한다.

□전로□ 라는 용어는 전기가 통하고 있는 도체라는 개념보다는 전기가 통하는 길이라고 하는 의미에서 전·자기적 견지에서 표현한 용어이며 전선로의 전선뿐만 아니라 옥내배선 이라든지 전동기안의 권선 기타의 도체도 모두 전로를 구성하는 것이다.

기기의 고장시에만 전류가 흐르는 접지선 또는 유도 등에 의하여 전위가 발생하는 금속관이나 건물의 철골 등은 전로라고 할 수 없다.

(3) 배  선

전기 사용장소에 고정하여 시설하는 전선을 말하고 기계기구와 배·분전반 내부의 그 일부분으로 시설된 전선 도는 소세력 회로의 전선 등은 포함되지 않는다.

(4) 이동전선

전기 사용장소에 시설하는 전선 중 조영재에 고정하지 아니하고 시설하는 것을 말한다. 전구선, 전기사용기계기구내의 전선, 케이블을 관로 인입식, 암거식 또는 직접 매설식에 의하여 시설하는 전선 등은 포함되지 않는다

(5) 구  내.

벽, 울타리, 도량 등으로 구분된 지역 또는 시설자 및 그 관계자 이외의 사람이 자 유로이 출입할수없는 지역 또는 지형상 및 사회통념상 이에 따르는 장소를 말한다.

(6) 조 영 재

조영물을 구성하는 부분을 말한다.

(7) 건조한 장소

평상시 습기 또는 수분이 없는 장소를 말한다.

(8) 습기가 많은 장소

다음에 해당하는 장소를 말한다. 다만, 일반적으로 음식점의 조리장소(①에 해당하는 장소는 제외), 주택의 부엌과 같은 장소는 포함하지 아니한다.

① 목욕탕 도는 국수집 등의 가마솥이 걸린 장소와 같이 수증기가 충만한 장소.

② 마루밑

③ 술·간장·음료수 등을 양조 하거나 저장하는 장소.

④ 기타 상기와 유사한 장소

(9) 물기가 많은 장소

다음에 해당하는 장소를 말한다.

① 생선가계·채소가계·세탁소의 작업장 등과 같이 물을 취급하는 장소나 세척장(주차장 및 목욕탕의 샤워장 포함), 또는 이러한 장소 부근에 물방울이 튀는 장소.

② 상시 물이 새어 나오거나 물방울이 맺히는 지하실.

③ 기타 상기와 유사한 장소

(10) 고온장소

주위온도가 보통 상태에서 30℃를 초과하는 장소를 말한다.

내선규정에서 특히 □고온장소□, □주위온도가 30℃를 초과하는 장소□ 등으로 명기한 경우를 제외하고는 상온 장소로서의 기상 조건이 때때로 30℃를 초과하는 경우는 고온 장소로서 취급하지 아니한다.

(11) 노출장소

실내의 천장 아랫면 또는 측면 기타 옥측과 같은 은폐되자 아니한 장소를 말한다.

전개 장소와 같은 의미이다.

(12) 점검 가능한 은폐장소

점검구가 있는 천장안이나 벽장 또는 다락 같은 장소를 말한다.

(13) 점검할 수 없는 은폐장소

점검구가 없는 천장안, 마루밑, 벽내, 콘크리트 바닥내, 지붕과 같은 장소를      말한다

(14) 사람이 쉽게 접촉할 우려가 있는 장소

보통 실내에서 바닥면상 1.8m이하, 실외에서는 지표상 2m이하인 장소를 말하고 그 밖에 계단의 중간, 창 등에서 손을 쉽게 닿을 수 있는 범위를 말한다.

(15) 사람이 접촉할 우려가 있는 장소

보통 실내에서 바닥면상 저압인 경우에는 1.8m이상 2.3m이하, 고압인 경우에는 1.8m이상 2.5m이하, 옥외에서는 지표상 2m이상 2.5m이하의 장소를 말하고 그 밖에 계단의 중간, 창 등에서 손을 쉽게 닿을 수 있는 범위를 말한다.

4.2 공사 방법의 종류

저압옥내배선은 공사방법에 의한 분류와 시설장소에 따라 분류하고 있으며 공사 방법에 따라 공사방법을 열거하면 다음과 같다.

(1) 애자사용배선

(2) 합성수지관배선

(3) 금속관배선

(4) 가요전선관배선

(5) 닥트배선

(6) 몰드배선

(7) 케이블배선

또 이것을 시설장소에 따라 구별하면

(1) 전개된 장소

(2) 점검 가능한 은폐장소

(3) 점검 불가능한 은폐장소

(4) 특수장소 등이 있으며 각각의 장소에 따라 공사 방법이 다르다.

4.3 공사방법과 시설장소

저압 옥내 배선의 공사방법과 시설 장소와의 관계를 표시하면 표 3.1과 같다.

4.4 애자사용배선

(1) 전선 : 절연전선(옥외용 및 인입용 비닐절연전선 제외)을 사용한다.

(2) 애자 : 절연성, 난연성, 내수성 등의 것으로 놉애자, 핀애자가 사용된다.

(3) 애관, 합성수지관 등의 끝에서 애자까지 거리는 전선의 길이의 20□이하로

표 4.1 시설장소와 공사방법(400V 미만)

배 선 방 법				시 설 장 소
				노출장소		점검할수 있는장소		점검할수 없는장소
				건조한 장소	습기가많은장소또는 수준이있는장소	건조한 장소	습기가많은장소또는 수준이있는장소	건조한 장소	습기가많은장소또는 수준이있는장소
애 자 사 용 배 선				○	○	○	○	×	×
금 속 관 배 선				○	○	○	○	○	○
합 성 수 지 관 배 선				○	○	○	○	○	○
금속제가요전선관			1종 금속제 가요전선관	○	×	○	×	×	×
			2종 금속제 가요전선관	○	○	○	○	○	○
금 속 몰 드 배 선				○	×	○	×	×	×
합 성 수 지 몰 드 배 선				○	×	○	×	×	×
플 로 어 덕 트 배 선				×	×	×	×	②	×
셀 로 어 덕 트 배 선				×	×	○	×	②	×
금 속 덕 트 배 선				○	×	○	×	×	×
라 이 팅 덕 트 배 선				○	×	○	×	×	×
바 스 덕 트 배 선				○	×	○	×	×	×
평 형 보 호 층 배 선				○	×	○	×	×	×
케이블공사	비닐켑타이어이블			○	○	○	○	×	×
	2종	클로로프렌켑타이어케이블		○	○	○	○	×	×
		클로로셀폰화폴리에틸렌켑타이어케이블		○	○	○	○	×	×
		고무켑타이어케이블		○	○	○	○	×	×
	3종 및 4종	클로로프렌켑타이어케이블		○	○	○	○	○	○
		클로로셀폰화폴리에틸렌켑타이어케이블		○	○	○	○	○	○
		고무켑타이어케이블		○	○	○	○	○	○
켑타이어케이블 이외의 케이블공사				○	○	○	○	○	○

【비고】기호의 뜻은 다음과 같다.

(1) ○은 시설할수 있다.

(2) ×은 시설할수 없다.

(3) ①은 노출장소 및 점검할 수 있는 은폐장소에 한하여 시설할 수 있다.

(4) ②는 콘크리트 등의 바닥면에 한한다.

할 것. 단 가옥의 외벽 관통시 외측에 한하여 60□까지 할 수 있다.

애자사용 공사는 애자사용 노출공사와 애자사용 은폐공사로 구분되어 있으나 요즈음에는 특수한 경우를 제외하고는 일반적으로 쓰이지 않고 있다.

(4) 전선의 이격 거리 및 애자의 사용구분은 표 4.2와 같이 한다.

표 4.2 전선의 이격거리

사 용 전 압 거 리	400V 미만	400V 이상
전선 상호간의 거리	6 □ 이상	6 □ 이상
전선과 조영재와의 거리	2.5 □ 이상	6 □ 이상 (건조한 곳은 2.5 □ 이상)
전선 지지점의 거리 (윗면이나 측면)	2 m 이하	6 m 이하
	놉애자 등 큰 애자를 사용하여 서까래에서 서까래로 건널때에는 6m 이하

4.5 금속관배선

4.5.1 금속관배선의 특징

(1) 전선이 기계적으로 완전히 보호된다.

(2) 단락에 의한 화재의 우려가 적다.

(3) 완전한 접지공사가 시공되어 있으면 접지가 생긴 경우 감전의 우려가 적다.

(4) 공사를 내수적(耐水的)으로 할 수 있다.

(5) 건축의 거친 공사가 진행되고 있는 동안에는 배관만 실시하고 배관 완료 후        적당한 시기에 전선을 인입 하여도 되므로 전선의 피복 손상할 우려가 적다.

(6) 전선을 쉽게 교체할 수 있다.

4.5.2 전  선

(1) 금속배관에서는 절연전선을 사용하여야 한다.

(2) 전선은 3.2□(알루미늄 전선은 4.0□)를 초과할 경우에는 연선 이어야 한다.

다만, 길이 1m 정도 이하의 금속관에 넣는 것은 그러하지 아니한다.

(3) 금속관 내에서는 전선에 접속점을 만들어서는 아니 된다.

(4) 전선의 병렬사용

교류회로에서 전선을 병렬로 사용하는 경우에는 전선의 병렬사용에 따르며,     관내의 전자적 불평형이 생기지 아니하도록  시설하여야 한다.

그림 4.1 전선을  병렬로 사용하는 경우의 예

4.5.3 금속관 및 부품의 선정

(1) 금속관배선에 사용하는 금속관 및 박스 기타 부속품(관 상호를 접속하는 것과   관단에 접속하는 것에 한한다.)은 다음 각호에 적합한 것이어야 한다.

① 전기용품안전관리법의 적용을 받는 금속제 및 합성수지제인 것 또는 황동,        동으로 견고하게 제작한 것일 것.

② 관의 두께는 콘크리트 매입할 경우는 1.2□이상 기타의 경우는 1□이상일 것.

다만, 이음매가 없는 길이 4m이하의 것을 건조한 노출장소에 시설하는 경우        는 0.5□ 이상일 것.

③ 단구 및 내면은 전선의 피복이 손상되지 아니하도록 매끈한 것일 것.

(2) 전항의 금속관은 직접 지중에 매입하여 배관하여서는 아니 된다. 다만, 공사   상 부득이 하여 후강전선관을 사용하고 이것에 방수, 방부 조치로서 주트(황마)를   감거나 콘크리트로 감싸는 등의 방호장치를 하는 경우에는 그러하지 아니한다.

4.5.4 관의 굵기 선정

관의 굴곡이 적어 전선을 쉽게 끌어 낼 수 있는 경우는 전선의 피복 절연물을 포함한 단면적 총합계가 관내 단면적의 48%이하, 굵기가 다른 절연 전선을 동일한 관내에 넣는 경우는 32% 이하가 되도록 한다.

4.5.5 접  지

사용전압 400V 미만인 경우의 금속관 및 부속품은 제3종 접지공사를, 400V이상인 경우는 특별 제3종 접지 공사로 접지 하여야 한다.

4.6 합성수지관배선

4.6.1 합성수지관배선의 특징

(1) 관 전체가 전기 절연성이 있으므로 누전의 우려가 없다.

(2) 내 부식성이 있으므로 화학공장 등의 부식성가스 또는 용액을 발산하는 장소        의 배관 배선에 적합하다.

(3) 관 자체가 비자성이므로 왕복선을 동일 관내에 넣지 않아도 좋다.

(4) 관 자체에 전기 절연성이 있으므로 관에 접지공사를 시행 할 필요가 없다.

(5) 중량이 가볍고(비중 약1.4) 외관이 미려하므로 도장이 필요가 없다.

(6) 금속관 배선에 비해 시공이 용이하다.

(7) 금속관 배선에 비해 건설비가 저렴하다.

4.6.2 전  선

(1) 합성수지관에서는 절연전선을 사용하여야 한다.

(2) 전선은 3.2□(알루미늄 전선은 4.0□)를 초과할 경우에는 연선 이어야 한다.

다만, 길이 1m 정도 이하의 합성수지관에 넣는 것은 그러하지 아니한다.

(3) 합성수지관 내에서는 전선에 접속점을 만들어서는 아니 된다.

4.6.3 관의 굵기 선정

관의 굴곡이 적어 전선을 쉽게 끌어 낼 수 있는 경우는 전선의 피복 절연물을 포함한 단면적 총합계가 관내 단면적의 48%이하, 굵기가 다른 절연 전선을 동일한 관내에 넣는 경우는 32% 이하가 되도록 한다.

4.6.4 합성수지관의 시설

(1) 합성수지관은 중량물의 압력 또는 심한 기계적 충격을 받는 장소에 시설하여       서는 아니 된다. 다만, 적당한 방호장치를 시설한 경우에는 그러하지 아니한다

(2) 합성수지관의 지지점간의 거리는 1.5m 이하로 한다.

(3) 합성수지관 상호 및 관과 박스와 접속시에 삽입하는 길이를 관 바깥 지름의       1.2배 이상(접착제 사용시는 0.8배 이상)이상으로 하고, 또한 삽입접속으로          견고하게 접속하여야 한다.

4.6.5 접  지

사용전압 400V미만이고, 합성수지관을 금속제 풀박스에 접속하여 사용하는 경우에는 그 풀박스는 제3종 접지공사를, 400V이상인 경우는 특별 제3종 접지 공사로   접지 하여야 한다.

4.7 금속제가요전선관배선

4.7.1 전  선

(1) 금속제가요전선관 배선에는 절연전선을 사용하여야 한다.

(2) 전선은 3.2□(알루미늄 전선은 4.0□)를 초과할 경우에는 연선 이어야 한다.

(3) 금속제가요전선관 내에서는 전선에 접속점을 만들어서는 아니 된다.

4.7.2 관의 굵기 선정

관의 굴곡이 적어 전선을 쉽게 끌어 낼 수 있는 경우는 전선의 피복 절연물을 포함한 단면적 총합계가 관내 단면적의 48%이하, 굵기가 다른 절연 전선을 동일한 관내에 넣는 경우는 32% 이하가 되도록 한다.

4.7.3 배 관

(1) 금속제가용전선관 및 그 부속품의 단구는 매끈하게 하여 전선의 피복이 손상      될 우려가 없도록 하여야 한다.

(2) 2종 금속제가용전선관을 구부리는 경우의 시설은 다음 각호에 의하여야한다.

① 노출장소 또는 점검 가능한 은폐장소에서 관을 시설하고 제거하는 것이 자유      로운 경우에는 곡률 반지름을 2종금속제가용전선관 안지름의 3배이상으로 할것

② 노출장소 또는 점검 가능한 은폐장소에서 관을 시설하고 제거하는 것이 부자      유하거나 또는 점검이 불가능할 경우에는 곡률 반지름을 2종 금속제가용전선관      안지름의 6배이상으로 할것

(3) 1종 금속제가용전선관을 구부릴 경우의 곡률 반지름은 관 안지름의 6배이상      으로 하여야 한다.

(4) 샤프벤드(Sharpbend)는 사용하여서는 아니된다.

4.7.4 금속제가용전선관

(1) 금속제가요전선관 및 그 부속품은 기계적, 전기적으로 완전하게 결합하고          또한 적당한 방법으로 조영재 등에 확실하게 지지하여야 한다.

(2) 금속제가용전선관 상호의 접속은 커플링으로 하여야 한다.

(3) 금속제가용전선관과 박스 또는 캐비닛과의 접속은 접속기로 접속하여야 한다.

(4) 금속제가용전선관 지지점간의 거리는 표 4.3에 따라야 한다.

표 4.3 지지점간의 거리

시 설 의 구 분	지지점간의 거리(m)
조영재의 측면 또는하면에 수평방향으로 시설할 것	1 이하
사람이 접촉될 우려가 있는 것	1 이하
금속제가용전선관 상호 및 금속제가용전선관과 BOX 기구와의 접촉개소	접속 개소에서 0.3 이하
기 타	2 이하

4.7.5 접  지

사용전압 400V미만이고, 합성수지관을 금속제 풀박스에 접속하여 사용하는 경우에는 그 풀박스는 제3종 접지공사를, 400V이상인 경우는 특별 제3종 접지 공사로   접지 하여야 한다.

4.8 금속몰드배선

4.8.1 전  선

(1) 금속몰드 배선에는 절연전선을 사용하여야 한다.

(2) 금속몰드 내에서는 접속점을 만들지 말것. 다만 전기용품안전관리법의 적용을      받는 2종금속몰드를 사용하고 또한 다음 각호에 의하여 시설할 경우에는 그러      하지 아니한다.

① 전선을 분기하는 경우일 것.

② 접속점을 쉽게 점검할 수 있도록 시설할 것.

③ 몰드내에서 분기한 전선을 외부로 인출하는 부분은 전선이 손상될 우려가         없도록 시설할 것.

4.8.2 사용전압의 제한

금속몰드배선의 사용전압은 400V 미만이어야 한다.

4.8.3 금속몰드 및 부속품의 선정

(1) 금속몰드 및 박스 기타 부속품은 황동이나 동으로 견고하게 제작된 것으로       내면을 매끈하게 한 것일 것.

(2) 황동제 또는 동제의 몰드에는 폭이 5□ 이하, 두께 0.5□ 이상의 것일 것.

(3) 1종 금속몰드에 넣는 전선수는 10가닥 이하로 할 것.

(4) 2종 금속몰드에 넣는 전선수는 전선의 피복 절연물을 포함한 단면적 합계가

당해 몰드내 단면적의 20% 이하로 할 것.

(5) 금속몰드의 지지점간의 거리는 1.5m 이하로 함이 바람직하다.

4.8.4 접  지

금속몰드 및 기타 부속품은 제3종 접지공사를 하여야 한다.

4.9 금속 덕트배선

4.9.1 전  선

(1) 금속덕트배선에는 절연전선을 사용하여야 한다.

(2) 금속덕트 내에서는 전선에 접속점을 만들어서는 아니된다. 다만, 전선을 분기     하는 경우로서, 그접속점을 용이하게 점검할수있는 경우에는 그러하지 아니한다.

4.9.2 시설장소의 제한

금속덕트배선은 옥내에서 다음 각호의 건조한 장소에 한하여 시설할 수 있다.

(1) 노출장소

(2) 점검가능한 은폐장소

4.9.3 덕트의 선정

(1) 금속덕트배선에 사용하는 금속덕트는 다음 각호에 적합한 것이어야 한다.

① 폭이 5□를 넘고 두께가 1.2□ 이상의 철판으로 견고하게 제작된 것일 것.

② 내면은 전선의 피복을 손상할 돌기가 없는 것일 것.

③ 산화를 방지하기 위해 아연도금을 하거나 에나멜 등으로 피복한 것일 것.

(2) 절연전선을 동일 금속덕트 내에 넣을 경우 금속덕트의 크기는 전선의 피복절      연물을 포함한 단면적의 총합계가 금속덕트 내단면적의 20%(전광사인 장치, 출      근표시등, 기타 이와 유사한 장치 도는 제어회로 등의 배선에 사용하는 전선만      을 넣는 경우에는 50%)이하가 되도록 선정하여야 한다.

4.9.4 시설방법

(1) 금속덕트는 3m(취급자 이외의 자가 출입할 수 없도록 설치한 장소로서 수직      으로 설치하는 경우는 6m)이하의 간격으로 견고하게 지지할 것.

(2) 금속덕트의 뚜껑은 벗겨지지 아니하도록 시설할 것.

(3) 금속덕트 상호는 견고하고 또한, 전기적으로 완전하게 접속할 것.

(4) 금속덕트의 내부에는 먼지가 침입하지 아니하도록 할 것.

(5) 금속덕트 종단부는 막을 것.

(6) 금속덕트를 콘크리트 바닥에 매설하는 경우에는 물이 고일 수 있는 낮은 부

분이 없도록 시설할 것.

(7) 금속덕트는 덕트의 내부에 물이 고이지 아니하도록 시설할 것.

4.9.5 접  지

사용전압 400V 미만인 경우에는 덕트에 제3종 접지공사를, 사용전압이 400V이상인 경우는 특별 제3종 접지 공사로 접지 하여야 한다.

4.10 케이블배선

케이블 배선에 의한 저압 옥내배선은 다음 각호에 의하여 시설하여야 한다.

(1) 중량물의 압력 또는 현저한 기계적 충격을 받을 우려가 있는 곳에 시설하는      케이블에는 적당한 방호장치를 할 것.

(2) 전선을 조영재의 아랬면 또는 옆면에 따라 붙이는 경우에는 전선의 지지점간      의 거리를 2m(사람이 접촉할 우려가 없는 곳에서 수직으로 붙이는 경우에는       6m)이하, 켑타이어 케이블은 1m이하로 하고 또한 그 피복을 손상하지 아니하      도록 붙일 것.

5 전동기

5.1 전동기의 종류

전동기를 분류하면 다음과 같다.

유도 전동기는 이러한 전동기 중에서 경제적이며 또한 구조가 간단하여 보수와 점검이 용이 하는 장점이 있는 반면에 회전 자계를 만드는 여자전류가 전원 측으로부터 흐르는 관계로 역률이 나쁜 결점이 있다. 이에 비해서 동기전동기는 역률이 좋으나 구조가 복잡하고 보수 점검도 불편하며 또한 가격도 비싼 편이다.

정류자 전동기는 유도 전동기에 비해서 구조가 복잡하고 소요자재도 많아지므로 설비비가 비싸다. 직류 전동기는 운전에 있어 직류 전원장치를 필요로 하며, 또한 정류자는 보수가 쉽지 않은 편이고 가격도 비싼 편이다.

이상과 같은 장단점을 비교할 때 특별한 경우도 있으나 전기설비에서 가장 많이 사용되고 있는 것은 유도 전동기이다.

유도 전동기를 분류하여 보면 다음과 같다.

5.2 농형 유도 전동기

농형 유도 전동기의 특징은 구조가 간단하고 견고하며 보수 점검이 용이하고, 또한 가격이 경제적이다. 그러나 기동 전류가 큰 관계로 전원 용량이 적은 경우에는   기동 전류로 인한 전압 강하 때문에 다른 부하에 나쁜 영향을 줄 수 있다.

특수 농형 유도 전동기는 기동 토오크를 크게 하고 기동 전류를 적게 하기 위해서 회전자의 구조를 특수하게 설계한 것으로 보퉁 3.7(kW) 이상에 많이 사용된다.

5.3 권선형 유도 전동기

권선형 유도 전동기는 2차 권선을 고정자 권선처럼 절연 도선으로 권선한 전동기로서, 2차 권선의 단자를 슬립 링(slip ring)에 연결하여 브러시를 통하여 외부로 뽑은 전동기이다. 외부로 뽑은 2차측 권선에 기동용 저항기를 접속함으로써 기동 전류의 경감을 도모할 뿐만 아니라 비례추이에 의하여 큰 기동토오크를 얻을 수 있다

따라서 농형유도 전동기에 비하여 기동전류는 적고 기동토오크는 크게 할 수있다.  또한 외부에 접속한 저항기의 값을 변화시켜서 속도제어를 할 수 있다. 그러나   가격은 농형 유도 전동기에 비하여 비싸고 보수 점검도 다소 복잡하다.

표 5.1 유도 전동기의 특징

3상 유도 전동기		단상 유도 전동기
농형 유도 전동기	권선형 유도 전동기
1. 각종 산업 기계용 구동전동기 로 쉽게 사용되고 있다. 2. 용도별로 다양한 종류가 있다 . 3. 구조 원리가 간단하다. 4. 기계적으로 견고하고 고장이 적다. 5. 취급과 보수가 용이하다. 6. 0.2∼37(kW)의 범위는 일반용 JIS규격에 있으며, 법용성이 높다.	1. 각종 산업 기계용 구동전동기 로 쉽게 사용되고 있다. 2. 용도별로 다양한 종류가 있다. 3. 농형으로는 충분하지 않는 큰 시동 토오크를 필요로 하는 용 도에 적합하다. 4. 전원용량이 적고 시동전류가 제한되는 경우에 적합하다. 5. 시동·정지·가역운전이 빈번 한 경우에 적합하다. 6. 2차 저항기를 사용해 속도를 제어 할 수 있다.	1. 단상 전원으로 충분하므로, 민생용의 다용도로 많이 적 용된다. 2. 일반적으로 1(kW)이하인 소 용량으로 한정된다. 3. 각 용도에 적합한 구조,성능 에 전용 설계되는 것이 많다 4. 단상 권선의 자계는 단순하 게 교번만 해서 회전자계를 만들지 않으므로 토크를 발 생하지 않고 그대로 시동하 지 않는다. 따라서 회전운동 을 주는 보조 시동장치의 내 장이 필요하다.

표 5.2 농형 유도전동기와 권선형 유도전동기의 비교

항 목	농형 유도전동기	권선형 유도전동기
구조	간단	회전자 구조가 복잡
보수·점검	용이	브러시의 보수 필요
가격	저렴	농형보다 고가
시동전류	대	임의의 선정이 가능
시동중인 전원으로의 영향	대	소
시동중인 토크	제어관란	쉽게 제어가 가능
다빈도 시동	불가(냉각시2회,가열시1회가 표준)	2차 저항기와의 결합으로 쉽게 가능
시동장치	특별히 필요로 하지 않는다	2차 저항기가 필요
속도제어	일반적으로 불가능	일반적으로 1:2정도면 쉽게가능
치수·중양	소	농형보다 대

5.4 전동기의 형식

비교적 좋은 환경 조건에서 사용하는 전동기는 개방 보호형 또는 개방 방적형이 사용된다. 그러나 설비 환경이 좋지 못한 경우이거나 옥외 설치하는 경우에는 전폐 외선형 또는 전폐 외선 옥외형이 사용되는 것이 보통이다. 전동기 형식 선정에 있어서는 설비 환경을 고려하여 적합한 것을 선정하여야 한다.

5.4.1 외피의 형

(1) 개방형 : 외피 부분이 개구 부분이 있는 것으로서 기체(機體) 주위의 외부 공       기가 기체 내부로 자유로이 통할 수 있는 것.

(2) 전폐형 : 외피 부분이 개구 부분이 없어 완전히 폐쇄된 것으로서 기체(機體)       주위의 외부 공기가 기체 내부로 자유로이 통할 수 없는 것.

5.4.2 냉각방식

냉각 방식에는 공기 냉각식과 수냉식이 있다.

5.4.3 보호방식

(1) 무보호형 : 개방형에 속하며 기체의 상반 부분의 개구 부분에 특별한 보호를       하지 않는 것.

(2) 반보호형 : 개방형에 속하며 기체의 상반 부분이 개구 부분에 보호형과 동일       한 방법으로 보호를 한 구조의 것.

(3) 보호형 : 개방형에 속하며 회전부분 및 도체 부분이 이물체(異物體)가 접촉할       수없도록 모든 개구 부분이 철망, 기타 이와 유사한 것으로 보호되어 있는 것

(4) 방적형(防適形) : 개방형에 속하며 연직면에서 15¸이내의 각도로 낙하하는        물방울이나 이물체가 직접 내부로 침입함이 없이 기체 면에 따라 또는 기체        면으로부터 반발하여 침입할 수 없게 한 구조의 것.

(5) 방적 보호형 : 방적형과 보호형의 조건을 모두 만족하도록 되어 있는 것.

(6) 방진형(防塵形) : 도전부, 축수부 등에 먼지가 침입하지 않도록 한 구조의 것.

(7) 방수형(防水形) : 기체(機體)로부터 3m 떨어진 축 방향으로부터 내경 25□ 이       상의 관을 가지고 수두(水頭) 10m의 수압으로 1분 내지 3분간 주수(注水)하여       도 기체내부 및 축수에 물이 침입하지 않는 구조의 것.

(8) 수중형(水中形) : 수중에서 지정 압력하에 지정 시간동안 연속 사용하여도 지       장이 없는 구조의 것.

(9) 방식형(防蝕形) : 지정된 부식성의 산, 알칼리, 또는 유해 가스가 있는 장소에       서 실용상 지장없이 사용할 수 있는 구조의 것.

(10) 방폭형(防爆型) : 지정된 폭발성 가스 중에서의 사용에 적합하도록 구조되어       있는 것.

(11) 개방 옥외형 : 보호형에 속하며 비, 눈, 먼지, 등이 도전부분까지 침입하는        것을 최소화 되도록 만든 구조로서 옥외에 설치하고 항상 사용하는 데 견딜        수 있도록 되어 있는 구조의 것.

(12) 전폐 외선형 : 전폐형이고 회전축에 달린 날개에 의하여 외피 표면이 냉각되       도록 되어 있는 구조의 것.

(13) 전폐 옥외형 : 전폐형이며 옥외에 설치하여 사용하여도 견딜 수 있도록 되어       있는 구조의 것.

5.5 전동기의 절연 종류와 온도 상승

5.5.1 절연의 종류와 허용 최고 온도

전기 기계의 절연 종류에는 Y종·A종·E종·B종·F종·H종·C종이 있으며 저압 전동기는 E종, 고압 전동기는 B종을 채용하는 것이 보통이다. 이러한 절연의 종류의 허용 최고 온도는 표 5.3 와 같다.

표 5.3 절연의 종류와 허용 최고 온도

절연 종류	구 성 재 로	허용 최고 온도 (℃)
Y 종	목면, 면, 종이 등의 재료로 구성되며 와니스를 함침하지 않고 기름속에 침적하지 않는 것을 말한다.	90
A 종	목면, 면, 종이 등의 재료로 구성되며 와니스를 함침하거나 기름속에 침적한 것을 말한다.	105
E 종	폴리에스테르계 절연물	120
B 종	마이카, 석면, 유리섬유 등의 재료를 접착 재료와 함께 사용하여 구성한 것을 말한다.	130
F 종	마이카, 석면, 유리섬유 등의 재료를 실리콘 알키드 수지 에폭시 수지 등의 접착 재료와 함께 사용하여 구성한 것을 말한다.	155
H 종	마이카, 석면, 유리섬유 등의 재료를 실리콘 수지 또는 이와 동등한 성질을 가진 재료로 이루어진 접착 재료와 함께 사용되는 것을 말한다. 고무상 및 고체상의 실리콘 수지 또는 이와 동등한 성질을 가진 재료를 단독으로 사용하는 경우도 포함한다.	180
C 종	생 마이카, 석면, 자기 등을 단독으로 사용하여 구성 된 것. 또는 접착 재료와 함께 사용한 것을 말한다.	180 초과

5.5.2 전동기의 온도 상승 한도

전동기를 운전하면 내부에 발생하는 손실에 의해 열이 발생하여 전동기의 온도가 상승한다. 운전 개시후 일정한 부하를 걸어두면 지수 함수적으로 온도가 상승하여 2∼5시간 경과하면 외피의 표면이나 통풍에 의한 발열량이 발열량과 같게 되어 일정한 온도로 된다. 온도 상승 과정에 있어서 전동기의 온도와 냉매 온도와의 차를 전동기의 온도 상승이라고 한다. 이 온도 상승 수치가 규격상의 온도 상승 한도를 초과하면  절연물의 열화를 촉진하거나 소손하고 베어링이나 정류자 등을 손상시킨다. 따라서 전동기를 안정하게 운전하기 위해서는 전동기의 온도 상승을 온도 상승 한도 내로 억제할 필요가 있다.

전동기의 온도 측정법에는 온도계법, 저항법, 매입온도계법이 이다.

온도계법은 외부로부터 접근 가능한 전동기의 표면에서 최고 온도라고 생각되는 지점에 적당한 밥법으로 온도계를 달아 측정한다.

저항법은 권선 저항의 증가를 측정하여 권선의 온도 상승을 산출하는 방법이다.

매입 온도계법은 전동기의 완성후에 전기적으로 접근이 불가능한 지점에 저항 온도계 소자 또는 열전대 소자 등을 미리 매입하여 전기적으로 그 지점의 온도를 측정하는 방법이다. 이 방법이 대용량 전동기에 적용되는 수가 있다.

표 5.4 공냉형 회전기의 온도 상승한도

항	회전기 부분	A종 절연			E종 절연			B종 절연			F종 절연			H종 절연
		온도계법	저항법	매입온도계법	온도계법	저항법	매입온도계법	온도계법	저항법	매입온도계법	온도계법	저항법	매입온도계법	온도계법	저항법	매입온도계법
1	5000kW(또는kVA)이상 또는 철심의 길이 1m이상의 교류기의 전기자 권선	１	60	601)	１	75	751)	１	80	801)	１	100	1001)	１	125	1251)
2(a) (b)	5000kW(또는kVA)미만으로 철심의 길이 1m미만으로 교류기의 전기자 권선 정류자를 가진 회전자의 전기자 권선	501)	60	１	651)	75	１	701)	80	１	851)	100	１	1051)	125	１
3	정류자 및 슬립링2)	60	１	１	70	１	１	80	１	１	903)	１	１	1003)	１	１
4	베어링(자냉식)	표면에서 측정할 때 40℃, 베어링 메탈에 온도계 소자를 매입하여 측정할 때 45℃, 내열성이 양호한 윤활제를 사용하는 경우는 표면에서 측정할 때 55℃ 단, 수냉식 베어링 또는 특수 내열 윤활제에 의할 대는 당사자간의 협정에 따른다.

주) 1) 고전압의 경우 보정이 적용되는 항

2) 온도 상승에 적합한 절연이 실시되어 있는 한, 3항의 온도 상승은 허용될 수 있다. 단, 정류자        또는 슬립링이 권선에 근접해 있는 경우는 권선의 절연 종류의 온도 상승을 초과해서는 안된다.

3) 90℃ 및 100℃의 온도 상승을 허용하는 경우에는 브러시의 품질 선택에 특히 주의해야 한다.

※ 이 표는 주위온도 40℃에 대해 규정한 것으로 40℃초과시 표의 값에서 초과분늘 뺀 값이 회전기       의 온도 상승 한도이다

5.6 전동기 전압의 종류

전동기에 사용되는 표준 주파수는 60(□)이며, 3상 전원용 표준 전압은 220(V), 380(V), 440(V), 3300(V), 6600(V)가 일반적이다.

전동기의 전압을 선정함에 있어서 전동기 자체만을 놓고 보면 전압이 높아질수록 절연비를 많이 요하기 때문에 치수와 가격이 증가하고 용량이 적을수록 이 영향이 커진다. 그리고 전동기 운전 제어반도 전압이 높아질수록 가격이 증가하고 또한 전류용량이 증가할수록 가격이 증가한다. 따라서 전압의 고저에 의한 경제성은 전원으로부터 모든 배선까지 포함하여 총괄적으로 검토할 필요가 있다.

전압 문제는 일률적으로 결정할 수는 없는 것이나 보통의 경우 37(kW) 이하는 200(V) 또는 400(V)이하, 150∼200(kW) 이하는 400(V), 그이상이 되면 3000(V)   또는 6000(V)가 많이 사용된다.

5.7 유도 전동기의 특성

3상 유도 전동기 중에서 일반적으로 많이 사용되는 것에 대해서는 KS C 4202에 전부하일 때의 효율·역률·기동 전류를 규정하고 전부하 전류·무부하 전류·전부하 슬립 등이 표시되어 있다. 이를 참고로 하여 회전자의 종류에 따라 특성과 용도를 바교하면 표 5.5과 같으며, 단상 유도 전동기의 특성은 표 5.6과 같다.

표 5.5 전동기의 특성과 용도

3 상 유 도 전 동 기	회전자 종 류	기동 토오크의 전부하 토오크 에 대한(%)	기동 전류의 전부하 전류 에 대한(%)	운전 특성	정격 출력	주요 용도
	보 통 농 형	125(%) 이상	500∼800(%)	속도는 거의 일정함 전부하일 때는 무부하일 때보다 약 5∼10(%) 늦다. 속도 조정은 불가능	0.2∼3.7(kW)	소용량, 일반적인 용도
	특수농 형 1종	100(%) 이상	600(%) 전후	동 상	5.5∼37(kW) 11(kW)이상은 기동기 사용	펌프·송풍기·콤프레셔 등
	특수농 형 2종	150(%) 이상	600(%) 전후	동 상	동 상	권상기·공작기계·엘리베이터 등
	권선형	기동전류가 전부하 전류의 150(%)일 때(기동 저항기 등 1노치에서) 전부하 토오크의 약 150(%)		회전자 회로에 저항을 삽입함으로써 속도 조정이 가능	동 상	송풍기·크레인·압연기·분쇄기 등

유도 전동기의 전원 전압이나 주파수의 변동에 따라 전동기의 특성이 영향을 받지만 전압의 변동 ±10(%), 주파수의 변동 ±5(%), 전압과 주파수와의 변동 합이 ±10(%) 이하이면 실용상에 있어서는 지장이 없도록 설계되어 있다. 전압 및 주파수의 변화가 전동기 특성에 미치는 영향은 표 5.7과 같다.

표 5.6 전동기의 특성과 용도

단상유도전동기	종 류	기동 토오크 의 전부하 토 오크에 대한(%)	정 토오크 의 전부하 토오크에 대한(%)	기동 전류의 전부하 전류 에 대한(%)	운전 특성	정격 출력	주요 용도
	분 상 기동형	125(%) 이상	175∼300(%)	500(%) 전후	역률·효율은 다른 전동기 보 다 약간 적음	0.1∼0.4(kW)	팬·세 탁기 등
	반 발 기동형	300(%) 이상	175∼300(%)	300(%) 전후	기동 토오크 큼	0.1∼0.75(W)	팬·세 탁기 등
	콘덴서 기동형	250(%) 이상 0.4(kW)의것 은200(%)이 상	175∼300(%)	400∼500(%)	운전 중 콘덴서 가 계속 접속되 는 것은 역률이 양호함	0.4∼10(kW)	냉장고 용콤프 레셔· 펌프 등

표 5.7 전압 및 주파수의 변화가 전동기 특성에 미치는 영향

특 성		기동 및 최대정토오크	동기 속도	슬립	전부하전류	기동 전류	전부하효율	전부하역률	최대 출력	온도 상승
전압의변화	정격전압 100% 일 때	／21 %	무변화	１17 %	１12 %	／12 %	／0.5∼1 %	１3 %	／21 %	１3∼4℃
	정격 전압일 때를 1로 보고, 전압이 V배가 되었을때의 값	V2	무변화	1/V2	１	V	일정 하지 않음	일정 하지 않음	V	１
	정격전압의 90 %일 때	１19 %	무변화	／23 %	／11%	１11 %	１2 %	／1 %	１19 %	／6∼7℃
주파수의변화	정격주파수 105 %일 때	１10 %	／5 %	약간 증가	１ (근소)	１5∼6 %	／미량	／미량	１(근소)	１미량
	정격 주파수일 때의 값을 1로 보았을 때 주파수가 f배로 되었을 때의 값	1/f2	f	１	１	1/f	１	１	１	１
	정격주파수 95 %일 때	／11 %	１5 %	약간 감소	／ (근소)	／5∼6 %	１미량	１미량	／(근소)	／미량

5.8 전동기의 기동

단상 유도 전동기는 고정자 주권선(운전권선)만으로는 기동 토오크를 얻을 수 없으므로 기동에 필요한 회전 자계를 얻기 위하여 분상 기동·콘덴서 기동·반발 기동 등에 의하여 기동하고 있다. 이러한 단상 유도 전동기의 기동장치는 대부분이 기기내부에 시설되어 있으므로 기동할 때 특별한 조작을 필요로 하지 않는다.

3상 유도 전동기는 처음부터 회전 자계를 발생하므로 회전자는 회전 자계의 방향으로 회전하게 된다. 그러므로 3상 유도 전동기는 특별한 조작을 하지 않고도 직접 기동시킬 수 있다. 그러나 대 출력 농형 유도 전동기는 정격 전압을 처음부터 인가하면 기동전류는 전부하 전류의 5∼7배까지 흘러, 전압강하를 일으켜서 기동이 되지 않을 뿐만 아니라 다른 기구에도 좋지 못한 영향을 주게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 기동전류를 적게 흐르고 기동 토오크는 큰 특수 농형 유도 전동기를 사용한다든지 각종 기동 장치를 병용한다든지 한다.

5.8.1 농형 유도 전동기의 기동

(1) 전전압(직입) 기동

전동기 단자에 정격 전압을 직접 인가하여 기동하는 방법이며,

기동 방법으로서는 가장 간단한 방식이다. 그러나 기동전류는

정격전류의 5∼7배까지 흐르므로 기동 시간이 오래 걸리거나

빈번한 기동을 요하는 경우에는 기동전류로 인하여 코일이 과

열 되는 수가 있다. 따라서 이 방식은 3.7kW(특수 농형  유도

전동기인 경우에는 11kW)이하의 소용량 전동기일 때 사용한다.

(2) Y - □ 기동

이 방식은 기동 전류를 경감하기 위하여 운전 상태에서 권선

접속이 □접속인 전동기를 기동시에 한하여 Y접속으로 하고,

정격 전압을 인가하여 기동한 후에 □접속으로 변환하여 주는

방법이다. 일반적으로 5.5∼15kW의 전동기에 사용된다.

이 방식에 의한 기동방법은 그림에서처럼 S를 먼저 투입하고

나서 MS1을 투입하여 가속시킨 후, 정격 속도에 도달하면 MS1

을 열고 MS2를 투입함으로써 운전 상태에 돌입하게 된다. Y-□

기동을 하려면 전동기로부터의 단자는 6개가 필요하다.

이 방법으로 기동할 때 기동 전류와 기동 토오크는 전 전압으

로 기동할 때의 1/3이 된다. 이에 대하여 간단히 설명하면 다음

과 같다. 전동기 각상의 임피던스를 Z, 전원 전압을 V라 하면 Y접속시의 전류는 IY=V/√3Z, □접속시의 전류는 I□=√3V/Z이므로 IY/I□=1/3이 된다.

또한 토오크는 전압의 2승에 비례하므로 Y접속시의 토오크는 TY=K(V/√3)2, □접속시의 토오크는 T□=KV2이므로 TY/T□=1/3 된다.

(3) 기동 보상기에 의한 기동

이 방식은 전원측에 3상 단권 변압기를 사용하여 기동시에

1차 권선에 인가되는 전압을 전 전압의 50, 65, 80(%)로

낮게 감압하여 기동하고 가속이 된 후에 전원 전압을 인가

하여 주는 방식이다. 이 방식은 동일 기동 입력에 대하여

기동시의 손실이 적고 또한 전압을 가감할 수 있는 이점을

가지고 있다. 기동 보상기의 1차 전압, 2차 전압의 비를 1/m

이라고 하면 기동 전류 및 기동 토오크는 1/m2이 된다.

이 방식은 15kW를 초과하는 전동기에 주로 사용된다.

(4) 리액터 기동

이 방식은 전동기의 전원측에 직렬로 리액터를 접속하여

전원전압을  낮게 감압하여 기동한 후 서서히 리액터를 감소

시켜 가속하고, 전속도에 도달하면 이를 단락하는 방법이다.

이방식은 기동 보상기에의 한 기동에 비하여 기동 조작이

간단하다. 따라서 리액터 기동기는 기동 보상기와 함께 광범

위하게 농형 유도 전동기의 기동에 사용되고 있다. 특히

펌프·팬 등 Y-□기동이 곤란한 것, 기동시의 충격을 방지

할 필요가 있는 것 등에 적합하다.

5.8.2 권선형 유도 전동기의 기동

기동 특성의 면에서 볼 때 권선형 유도 전동기는 농형 유도 전동기에 비하면 다음과 같은 이유로 훨씬 우수하다. 측 2차 회로에 접속한 저항을 증가하면 전류는 감소하지만 최대 토오크에는 변함이 없고 다만 최대 토오크를 발생하는 점의 슬립만이 이동한다.

유도 전동기의 비례추이 특성을 이용하여 기동하는 방법으로 회전자 회로에 슬립링을 통하여 가변 저항을 접속하고 그의 저항을 속도의 상승과 더블어 바꾸어 적게 하면서 기동하는 방법으로 보통 토오크, 전류와 더블어 정격치의 100∼150% 정도의

범위로 억제하여 기동한다. 이와 같은 기동법을 2차저항 기동법이라 한다.

5.9 전동기의 제동

운전중의 3상 유도 전동기를 신속히 정지시킬 때나 제한 속도 이상으로 상승하지 못하도록 하기 위해서, 혹은 역회전시키기 위해서는 제동이 필요하다.

제동에는 기계적 제동법과 전기적 제동법이 있다.

5.9.1 기계적 제동

기계적 제동은 기계적인 마찰에 의하여 제동하는 것으로서 마찰 부분에서 에너지를 흡수함으로써 제동이 된다.

5.9.2 전기적 제동

(1)발전제동(dynamic braking)

전동기의 공급전원을 끊고 전동기를 발전기로 동작시켜서 회전부가 갖는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어 이것을 저항기 내에서 열로 소비시킴으로 해서 제동하는 방식을 발전제동이라 한다.

(2) 회생제동(regenerarive braking)

권상기·엘리베이터·기중기 등으로 물건을 내릴 때 또는 전차가 언덕을 내려가는 경우 전동기가 가지는 운동 에너지로 전동기를 발전기로 동작시켜 발생한 전력을 전원에 반환하면서 속도를 점차로 감속시킬 수 있는 경제적인 제동법이다.

(3) 역상제동(plugging)

한 방향으로 운전하는 도중에 역 방향으로 접속을 바꾸어서 전동기가 역회전하기 직전에 전원을 차단하여 제동하는 방법이다. 이때 많은 전류가 흐르면 기계적으로도 무리가 따른다.

5.10 펌프용 전동기 용량 산정

K·Q·H

P  =

6.12□

단, P : 전동기 용량 (kW)

K : 계수 (1.1∼1.2)

Q : 양수량(m3/min)

H : 전 양정(m)

□ : 펌프 효율

예제) 지표면상 22(m) 높이에 수조가 있다. 이 수조에 분당 8(m3/min)의 물을 양수하는 펌프용 전동기의 용량을 산정 하시오?

단 펌프의 효율은 67(%), 펌프측 동력에 15(%)의 여유를 둔다.

풀이)                 K·Q·H

P  =

6.12□

1.15 × 8 × 22

=

6.12 × 0.67

=  49.36 (kW)

그러므로 3상 전동기 50(kW) 선정