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에너지절약을 위하여 공조기(송풍기)를 회전수(인버터) 제어할 경우 주파수(f)를 60 Hz에서 48 Hz로 변경할 경우 회전수(N) 변화에 따른 풍량(Q), 정압(P), 동력(L)의 변화율(%)을 산출하시오.
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답안 구조
- 개요
- 유도전동기의 주파수와 회전수 관계
- 송풍기의 상사법칙
- 풍량, 정압, 동력의 변화율(%) 산출
- 인버터 제어 시 에너지 절감 효과
- 결론
용어 정의
- 송풍기의 상사법칙 (Affinity Laws)
- 동일한 기하학적 형상을 가진 송풍기의 회전수나 임펠러 직경이 변화할 때, 풍량, 정압, 축동력의 변화 관계를 정의한 법칙
- 인버터 제어 (Inverter Control)
- 교류 전동기에 공급되는 전원의 주파수와 전압을 변환하여 전동기의 회전속도를 연속적으로 제어하는 에너지 절약 기법
핵심 내용
- 주파수 변화에 따른 전동기 회전수 비례 관계 적용
- 송풍기 상사법칙을 이용한 변수별 비율 관계식 구성
- 회전수 비의 1승, 2승, 3승에 비례하는 각 요소의 변화율 도출
- 동력의 세제곱 비례 특성을 활용한 에너지 절감 극대화 효과 서술
공식: , , , , ,
풀이 순서: 문제에 주어진 주파수 60 Hz와 48 Hz를 바탕으로 주파수 변화비 도출 → 주파수와 회전수의 비례 관계식을 통해 회전수 변화비(N2/N1) 산정 → 산정된 회전수 비를 상사법칙의 풍량 관계식에 대입하여 풍량 변화율(%) 계산 → 회전수 비의 제곱을 정압 관계식에 대입하여 정압 변화율(%) 계산 → 회전수 비의 세제곱을 동력 관계식에 대입하여 동력 변화율(%) 계산 → 각각 도출된 풍량, 정압, 동력의 변화율 수치를 종합 정리하고 실무적 기대효과 서술
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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)