줄의 법칙 과 삼상 단상 허용 전류 구하기

줄의 법칙

 

줄의 법칙은 영어로 Joule's law라고 하며

제1법칙과 제2법칙이 있다. 제1법칙은 도체에 전류가 흐를 때 발생하는

열에너지가 도체의 저항과 흐르는 전류의 제곱에 비례한다는 법칙이며,

제2법칙은 이상기체의 내부 에너지가 온도에 의해 결정된다는 법칙입니다.

이 중 제1법칙이 주로 일컫는 줄의 법칙입니다.

 

[네이버 지식백과] 줄의 법칙 [Joule's law] (물리학백과)

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줄의 법칙

 

줄의 법칙의 공식 및 줄의 법칙 사용 목적

줄의 법칙의 원리 및  줄의 법칙의 공식은 P(일률) = I²(전류) x R(저항)입니다.

여기서 중요한 포인트는 회로의 허용전류를 계산할 수 있다는 것입니다.

회로의 허용전류가 왜 중요하냐?라고 생각하실 수 있습니다.

전선의 열 발생 온도에 따른 굵기에 따라 허용되는 전류의 값이 틀리기 때문에 허용전류에 따른 

전선 굵기 선정 또는 허용전류로 차단기의 용량도 선정이 가능합니다.

만약 허용전류를 초과하게 되면 발화가 될 수 있으며 장비의 고장을 초래할 수 있습니다. 

 

※ 케이블의 하중을 고려하여 경제, 시공의 합리성 판단 후 설계 설계를 해야 합니다. 

 

 

허용전류 계산 공식(허용전류 계산식)

 

 

허용전류 계산하기 전에 앞서 

위의 줄의 법칙 계산식인

I (전류) = V(전압) / R(저항)을 줄의 법칙 계산식에 대입했을 때

P(일률) = I²(전류) x R(저항)을 P(일률) = I(전류) x V(전압)으로 변경 가능합니다.

 

허용전류 계산식에는 2가지가 있습니다.

 

1번째 : 단상 일 때

단상은 쉽게 풀이하자면 선이 2개인 전기 공급 방식입니다.

 

2번째 : 3상 일 때입니다.

삼상은 쉽게 풀이하자면 선이 3개인 전기 공급 방식입니다.

 

단상 일 때는 위에 줄의 법칙 공식인 P(일률) = I(전류) x V(전압)을 사용하면 됩니다.

 

예를 들면)

220V 전원을 사용한 750w인 모터를 사용하고자 할 때 750 = I(전류) x 220가 됩니다.

I(허용전류) = 750/220가 됩니다.

 

삼상일 경우 단상 공식에 √3을 곱해주면 됩니다. P(일률) = √3 x I(전류) x V(전압)

 

예를 들면)

220V 전원을 사용한 750w인 모터를 사용하고자 할 때 750 = √3 x I(전류) x 220가 됩니다.

I(허용전류) = √3 x (750/220)가 됩니다.

 

허용전류의 여유를 주고싶다면

 

 

구해진 허용 전류값에 한 가지 더해줄 단계가 남았습니다.

허용전류에 여유를 주는 것이 필요합니다.

이유는 허용전류 여유를 주지 않는다면 허용전류를 초과하는 상황이

빈번하게 발생하기 때문입니다.

허용전류를 초과하게 되면 발화, 고장의 위험이 있습니다.

 

10%에 여유 전류를 주고 싶다면 허용전류 값에 1.1을 곱하면 됩니다.

 

20%에 여유 전류를 주고 싶다면 허용전류 값에 1.2를 곱하면 됩니다.

 

50%에 여유 전류를 주고 싶다면 허용전류 값에 1.5를 곱하면 됩니다.

 

예를 들면) 

 

220V 전원을 사용한 8kw인 모터를(2선식) 사용하고자 할 때 

I(허용전류) x 허용전류의 여유= (8000/220) x 1.1 이 됩니다.

결과값 : 40A

 

밑의 표에서 2 선식 50℃ 전선 굵기를 선정하면 40A이기 때문에 허용 용량이 52.9A

가능한 16㎣의 선을 사용 가능한 선을 선택하여 설계를 하시면 됩니다.