PW-A1 · 3상 교류

3상 결선: Y와 Δ

평형 3상 전원은 같은 두 부품을 어떻게 잇느냐에 따라 Y가 되기도, 삼각(Δ)이 되기도 한다. 두 결선이 같은 세 EMF의 두 배선일 뿐임을 직관으로 익힌다.

세 EMF를 더해서 0으로 만들기

세 페이저가 같은 빠르기로 함께 돈다. 위상 간격을 바꿔, 셋의 합(붉은 화살표)이 사라지는 간격을 찾아라.

탭으로 위상 간격을 전환.

세 EMF의 합의 크기

|E_a + E_b + E_c| ≈ 0.00 E

정확히 120도. 세 EMF가 별처럼 균형을 이뤄 합이 0이 된다. 삼각 고리를 닫아도 순환전류가 없다.

Δ 고리 안전 · Y 중성점 안정

평형 · 합 0 ·

Y 결선 · 한 점에 모은다

세 코일(a, b, c)의 한쪽 끝을 모두 한 점에 모은다. 이 공통점이 중성점 N이다. 반대쪽 끝 셋은 바깥으로 나가 선이 된다. 평형이면 중성점으로 흘러드는 전류의 합도 0이라, 중성선이 없어도 전위가 흔들리지 않는다.

Δ 결선 · 고리로 닫는다

각 코일의 끝을 다음 코일의 시작에 잇는다. a의 끝이 b의 시작에, b의 끝이 c의 시작에, c의 끝이 a의 시작에. 세 코일이 닫힌 삼각 고리를 이룬다. 중성점이 없다. 고리를 닫는 순간 세 EMF가 직렬로 한 바퀴 더해지는데, 그 합이 0이라야 순환전류가 흐르지 않는다.

합이 0인 이유

세 EMF를 평면 위 화살표로 보면 길이가 같고 방향이 120도씩 벌어져 있다. 가로 성분끼리, 세로 성분끼리 더하면 양쪽이 정확히 상쇄된다. 이것이 Y의 중성선 전류가 0인 이유이자, 삼각 고리를 안심하고 닫을 수 있는 이유다.

관찰Re = 1 − ½ − ½ = 0

실수부의 합은 0.

고르기Im = 0 − √3/2 + ? = 0

허수부의 합도 0.

빈칸E_a + E_b + E_c = ?

그래서 세 EMF의 합은 0.

스스로I_N = I_a + I_b + I_c = ?

같은 이유로 평형 Y의 중성선 전류도 0.

첫 화면으로 돌아가서

붉은 합 화살표가 사라진 곳은 위상 간격이 정확히 120도일 때였다. 그 평형 세트를 한 점에 모으면 Y, 고리로 닫으면 삼각(Δ) 결선이다. 두 결선은 다른 전원이 아니라 같은 세 EMF를 잇는 두 가지 방법이고, 합이 0이라는 한 가지 사실이 Y의 안정된 중성점과 삼각 고리의 안전을 동시에 보장한다.

평형 3상은 크기가 같고 위상이 120도씩 어긋난 세 EMF다. 세 EMF의 합은 0이다. 한쪽 끝을 한 점에 모으면 Y(성형) 결선: 중성점이 생긴다. 끝과 시작을 이어 고리로 닫으면 Δ(삼각) 결선: 합이 0이라 순환전류가 없다. 둘은 같은 세 전원의 두 배선이다.

다음 한 걸음

같은 평형 세트를 손에 쥐었으니, 다음 유닛(PW-A2)에서는 결선이 전압과 전류에 어떻게 나타나는지 본다. Y에서는 선간전압이 상전압의 √3배가 되고, 삼각에서는 선전류가 상전류의 √3배가 된다. 그 √3은 바로 여기서 더한 두 페이저의 차에서 나온다.