전력계산

직류의 전력량

 

단상 교류의 전력량

 

 

3상 교류의 전력량

 

 

전력, 전력량과 열량의 관계
 

 

1. 피상전력
교류회로에서 전압의 실효값과 전류의 실효값의 곱을 말합니다.
즉 수치상으로 220V의 전압과 10A의 전류를 공급할때 2200W의 일을 할 수 있다고 할때 그 2200W의 능력이 피상전력입니다.
공식은 W(전력)=V(전압)*I(전류) 입니다.
즉 전기상에서 아무런 감소나 방해 없이 공급한만큼 100%의 일을 할수 있는 완벽한것이 피상전력입니다.
자연상에서는 불가능한 수치상의 값입니다.

2. 유효전력
교류회로에서 부하에 유용하게 사용되는 전력입니다.
교류회로에서는 선로의 전기저항과 부하(저항)의 C(콘덴서), L(코일)의 성분으로 각각 교류의 위상각이 차이가 발생하게 됩니다.
이것을 역율이라고하며 COS세타 라고 합니다.
즉 실제로 일하는것은 피상전력값에 COS세타의 값을 곱한것이 유효전력이됩니다.
공식은 W=V*I*COS세타
220V의 전압과 10A의 전류를 공급하였을경우 2200W의 일을 하여야하나 실제로는 2200W의 값에 COS세타의 값을 곱한만큼 밖에는 일을 하지못합니다.
그것이 바로 유효전력입니다.

3. 무효전력
교류회로에서 실제로는 아무일도하지않아 부하에서는 전력으로 이용할 수없은 전력을 말합니다.
즉 유효전력에서 말한 COS세타의 차이 만큼 공급은 되나 부하에서는 사용되지 않은 전력이 있습니다.
그것을 무효전력이라고 하며 SIN세타라고 합니다.
공식은 W=V*I*SIN세타

4. 역률
교류회로에서는 각각의 상마다 위상각을 가지고 있습니다.
그러나 그것이 부하에서 소비가 될때 부하의 종류마다 위상각의 차이가 발생하게 됩니다.
그 위상각의 차이를 역률이라고하며 COS세타라고 합니다.
수치상으로 L(코일)과 C(콘덴서)성분이 없는 순수한 저항부하에는 피상전력만큼을 일을 할수 있습니다.
그러나 이세상에 그러한 부하는 없습니다.
그러므로 역률이 정수1이라는것은 없습니다.

 

교류전원을 부하에 인가하면 순수한 부하의 경우 전압과 전류파형이 똑같이 진행합니다. 즉 위상차가 생기지 않죠. 하지만 부하가 저항이 아닌 유도성(모터나 솔레노이드와 같은)부하이거나 용량성(콘덴서, 방전관등)부항인 경우 전압과 전류는 위상차가 발생합니다. 예를 들어 교류전원에 콘덴서를 연결하여 중간에 전류를 측정하면 분명 전류는 흐르지만 전력계는 돌아가지 않습니다.(전압,전류가 90도 어긋나면 COS 90 = 0이 되어 전력은 0가 됨) 이렇게 위상이 어긋나 쓸모없이 소비되는 전력을 무효전력이라 합니다. 따라서 용량이 높은 곳에서는 역률개선과 함께 역률관리도 중요하기 때문에 점검사항이죠.
역률은 한마디로 현재 유효한 전력과 무효한 전력의 비라 생각하면 됩니다. 
√(유효전력)^2+(무효전력)^2 = 피상전력이 되는데 
역률 = 유효전력 / 피상전력이 되는 것이죠.
여기서 만약 순수한 부하라면 피상전력 = 유효전력이 되어 역률은 1이 되죠. 
즉 역률은 1에 가까울수록 전력효율이 높다고 할수 있죠.