전기이론›교류회로

3상 교류

Three-Phase AC

3상 교류란

발전소에서는 전기를 1개가 아닌 3개의 파형으로 만들어 보냅니다. 각 파형(A, B, C상)은 120° 간격으로 어긋나 있어서, 합치면 항상 일정한 전력을 공급할 수 있습니다.

3상 교류 파형 — A·B·C상이 120° 간격

0
💡 왜 3상인가
①1상은 맥동이 크다 → 모터가 덜덜 떨림
②3상은 합치면 항상 일정 → 모터가 부드럽게 회전
③전선 3개로 1상의 √3배 전력 전송 → 경제적
④공장·빌딩은 모두 3상 전원 사용
Y결선과 Δ결선

3상 전원이나 부하를 연결하는 방법은 크게 두 가지입니다. Y(스타)결선은 가운데 한 점(중성점)으로 모으는 방식이고, Δ(델타)결선은 삼각형 모양으로 이어 붙이는 방식입니다.

결선 비교

📊Y결선 vs Δ결선
구분Y(스타)결선Δ(델타)결선
선간전압 V_LV_L = √3 × V_pV_L = V_p
선전류 I_LI_L = I_pI_L = √3 × I_p
모양가운데 한 점(중성점)삼각형 연결
중성선있음 (4선식 가능)없음 (3선식)
용도배전 (220/380V)전동기, 대용량 부하
⭐ 핵심 암기법
①Y결선: 전압에 √3 곱하기 → V_L = √3·V_p
②Δ결선: 전류에 √3 곱하기 → I_L = √3·I_p
③√3 ≈ 1.732
④380V = 220V × √3 (Y결선의 선간전압)
⑤기억법: Y는 V(전압)에 루트3, Δ는 I(전류)에 루트3
3상 전력 공식
3상 유효전력
P = √3 × VL × IL × cosθ [W]
3상 유효전력 — Y결선·Δ결선 모두 동일한 공식
3상 피상전력
S = √3 × VL × IL [VA]
3상 피상전력 (역률 미포함)
3상 무효전력
Q = √3 × VL × IL × sinθ [var]
코일·콘덴서에 의한 무효 성분

놀랍게도, Y결선이든 Δ결선이든 3상 전력 공식은 동일합니다. 선간전압(V_L)과 선전류(I_L)만 알면 바로 계산할 수 있습니다.

📐 계산 예시
①3상 380V, 선전류 10A, 역률 0.8
②P = √3 × 380 × 10 × 0.8
③= 1.732 × 380 × 10 × 0.8
④= 5,265 W ≈ 5.27 kW
Y-Δ 변환

모터를 처음 켤 때 큰 전류(돌입전류)가 흐릅니다. 이를 줄이기 위해 시동 시 Y결선으로 전압을 낮추고, 정상 운전 시 Δ결선으로 전환합니다.

🔧 Y-Δ 기동법
①시동: Y결선 → 전압이 1/√3배 → 전류 1/3로 감소
②운전: Δ결선 → 정격 전압으로 전환
③돌입전류를 줄여 전기설비 보호
④소형~중형 전동기에 많이 사용
총정리
Y결선 전압
VL = √3 × Vp
선간전압 = √3 × 상전압
Δ결선 전류
IL = √3 × Ip
선전류 = √3 × 상전류
3상 전력
P = √3 VL IL cosθ
Y·Δ 공통 — 선간전압과 선전류 사용
🎯 시험 포인트
①3상 = 120° 위상차 3개의 교류
②Y결선 → 전압에 √3, Δ결선 → 전류에 √3
③P = √3 V_L I_L cosθ (Y·Δ 공통)
④380V / √3 = 220V (상전압)
⑤√3 ≈ 1.732 암기 필수