스크랩 산업기사이론 역률 KVA (피상전력) 와 KW (유효전력) 와 KVAR(무효전력)

[美세상(최승일)]

1.역률이란?
;피상전력에 대한 유효전력의 비율을 역률이라 한다.
이는 전기기기에 실제로 걸리는 전압과 전류가 얼마나 유효하게 일을 하는가 하는 비율을 의미한다.

2.전력이란 ;

단상 220V 인경우

1)피상전력 ; 전압과 전류의 곱임(W = V x I) 단위 VA, KVA

2)유효전력
; 교류에서 회로중 코일이나 콘덴서 성분에 의해 전압과 전류사이에 위상차가 발생하므로 실제
로 유효하게 일을 하는 전력(유효전력)은 전압 x 전류(=피상전력)가 아니고 전압과 동일방향
성분 만큼의 전류(=전류 x COS(theta)) 만이 유효하게 일을하게 된다.
따라서 유효전력 = 전압 x (전류x COS(theta)) 단위 : W, KW 이며, COS(theta) 을 역률이라 한다.

3)무효전력
; 전압과 90도 방향 성분 만큼의 전류(전류 x SIN(theta))와 전압의 곱으로서 단위 : VAR, KVAR기기에서 실제로
아무 일도 하지않으면서(전력소비는 없음) 기기의 용량 일부만을 점유하고 있는데 SIN(theta)
를 무효율이라 한다.

3상 380V 인경우 루트 3이들어갑니다

√3 을 설명하고 정의하려면 다상교류에서 텔타 결선과 와이 결선을 이야기해야 하

는데 지면상 간단하게 설명합니다, 삼상 교류는 (2/3 π) 120 도 씩 위상 차이가있

는 3종의 단상교류를 한개로 표현한 교류입니다,그리고 삼상교류전압의 각 순시값

의 합은 반드시 0 이 됩니다. 기본적인 정의를 이해 하신경우에는 델타결선

과 와이(성형)결선에 관해서 이야기 드립니다, 와이 결선의 특징은 선전류와 상전

류가 같고 선간전압은 상전압보다 위상이 ( π/6) rad 30도 앞서며 크기는 √3배 가

됩니다. 그리고 델타 결선은 선간전압과 상전압이 같고 선전류는 상전류보다 위상

은 반대로( π/6) rad 만큼 늦어지고 크기는 √3 배가 됩니다.

[1] 순시값과 최대값

① 순시값 : 순간순간 변하는 교류의 임의의 시간에 있어서 값.

v =Vm sinωt [V](v:전압의 순시값[V], Vm:전압의 최대값, ω:각속도[rad/s], t:주기[s])

② 최대값 : 순시값 중에서 가장 큰 값.

③ 피크-피크값 : 파형의 양의 최대값과 음의 최대값 사이의 값 Vp-p

[2] 실효값

① 실효값 : 교류의 크기를 교류와 동일한 일을 하는 직류의 크기로 바꿔 나타낸 값.

      

② 실효값과 최대값의 관계 :

[3] 평균값

① 평균값 : 교류 순시값의 1주기 동안의 평균을 취하여 교류의 크기를 나타낸 값.

② 실효값과 평균값의 관계 :

 [4] impedance 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 양으로서, 전압과 전류의 비. 단위는 옴, 단위기호는 . 이것의 역수는 어드미턴스라고 한다. 직류회로에서는 전압과 전류의 비는 전기저항과 같지만 교류회로에서는 임피던스의 구성요소는 전기저항만이 아니다. (H)의 인덕턴스에 각 주파수 (rad/s)인 교류전류 1A가 흐르면 (V)의 단자전압으로 되는데, 전류보다 전압의 위상이 90˚(1/4주기) 앞서므로 이것의 임피던스는 를 허수단위(1)로 하면 으로 나타낸다. 일반적으로 임피던스 는 (는 유도성일 때 양, 용량성일 때 음)라는 복소수로 표현되며 실수부는 저항, 허수부는 리액턴스라고 부른다. 인덕턴스 (H)에 대해서는 , 커패시턴스 (F)에 대해서는 1이다. 임피던스 의 크기는 이다. 편각은 tan로, 전류에 대한 전압의 진행각(전압에 대한 전류의 지연각)에 해당한다. 직렬접속 시킨 것의 합성임피던스는 각 부분의 임피던스의 합이 된다. 임피던스의 개념은 기계·음향 등의 역학계에도 확장, 이를 역학적 임피던스라 한다.

1.역률이란?
;피상전력에 대한 유효전력의 비율을 역률이라 한다.
이는 전기기기에 실제로 걸리는 전압과 전류가 얼마나 유효하게 일을 하는가 하는 비율을 의미한다.
                  유효전력W, KW 

역률 =  -------------------   = COS(theta)

              무효전력 VA, KVA
전력이란 ;

1)피상전력 ;전압과 전류의 곱임(W = V x I x 루트3 ) 단위 : VA, KVA

피상전력 VA, KVA = ( 전체루트 ( 유효전력제곱 + 무효전력제곱) )

2)유효전력
; 교류에서 회로중 코일이나 콘덴서 성분에 의해 전압과 전류사이에 위상차가 발생하므로 실제
로 유효하게 일을 하는 전력(유효전력)은 전압 x 전류(=피상전력) x  루트3 가 아니고 전압과 동일방향
성분 만큼의 전류(=전류 x 루트3 x COS(theta)) 만이 유효하게 일을하게 된다.
따라서 유효전력 = 전압 x (전류x 루트3 x COS(theta)) 단위 : W, KW 이며, COS(theta) 을 역률이라 한다.

유효전력 W, KW  =  전압 x (전류x 루트3 x COS(theta))

         무효전력  KVAR  

 =  --------------------  *  SIN(theta) 코사인세타가 0.8이면 (체루트 ( 1 - 0.6제곱)) = 0.8
COS(theta) 만일 코싸인세타가 0.8이면 (체루트 ( 1 - 0.8 제곱)) = 0.6
 

무효전력
; 전압과 90도 방향 성분 만큼의 전류(전류 x 루트3 x SIN(theta))와 전압의 곱으로서 단위 : 기에서 실제로
아무 일도 하지않으면서(전력소비는 없음) 기기의 용량 일부만을 점유하고 있는데 SIN(theta)
를 무효율이라 한다.

                                     무효전력  KVAR 

             유효전력W, KW 

 =    --------------------  * COS(theta) 싸인세타가 0.8이면 (체루트 ( 1 - 0.6제곱)) = 0.8
 SIN(theta)  만일 코싸인세타가 0.8이면 (체루트 ( 1 - 0.8 제곱)) = 0.6
 

    1 ,3상 유효전력 [KW] = (루트3* 380)전압*전류* COSΘ ,

    2, 3상 피상전력 [KVA] = (루트3*380)전압*전류

    3, 3상 무효전력 [KVAR] = (루트3* 380)전압*전류*SINΘ
 
일단 전력으로 말하겠습니다 전력은 피상전력(kvA) = 전체루트 유효전력 제곱 + 무효전력제

곱입니다 또는 전압 * 전류 이고요 * 3상이면 루트3입니다 그리고 유효전력은(kw) = 피상전

력 * cos@ 무효전력은 (kvAR) = 피상전력 * SIN@ 입니다 그리고 여기서 cos@ ,SIN@ 는 그

래프에서 X축을 유효전력 Y축을 무효전력이라고  하고 그 기울기를 말합니다 그런데 글로표

현하면 무슨소린지 이해가 잘안가므로 쉽게 설명하겠습니다 한전에서는 피상전력을 보내줍

니다 그런데 변압기코일이라들지 각종부하설비의 저항값으로인하여 전력을 100프로 보내주

면은 실지로는 90프로밖에 못사용하는것입니다 그래서 10프로를 버려지는 전력이라고 합니

다 그러므 로 그10프로를 무효전력 90프로를 유효전력 그합친것을 피상전력이라고 합니다

그래서 실무에서는 그10프로값을 보상하기위하여 변압기에 콘덴사를 설치하여 보상하여 버

려진는 전력을 보충합니다 그리고 여기서 전류는 전력을 전압을로 나누어주면은 전류가 나옵

니다 그것을 뮤효 ,유효 전류라고 합니다.....

그렇다면은 피상전력으로 구하면은

메인 차단기 225A짜리 쓸려면 몇 킬로 사용할수 있나요.

1) 단상 220V ; ( 225A  x 220V ) = 49,500W / 1000 w/kw = 49.5 KVA

2) 3상 380V ;  ( 225A   x 380V  x 루트3 ) = 148,090W / 1000 w/kw = 148 KVA

* 단상변압기 3대가 3상을 이루므로 1)번 49.5 KW  x 3대 = 148 KVA

그런데 만일 역률이 100프로 를 1이라고 합니다 그런데 역률이 1이하로 나오면

즉 0.9라고합시다 그러면  =

1) 단상 220V ; ( 225A  x 220V ) = 49,500W / 1000 w/kw = 49.5 KVA 

 x 0.9 =

2) 3상 380V ;  ( 225A   x 380V  x 루트3 ) = 148,090W / 1000 w/kw = 148 KVA 

x 0.9 =

* 단상변압기 3대가 3상을 이루므로 1)번 49.5 KW  x 3대 = 148 KVA 

x 0.9 =

즉 계산을 해보면 피상전력보다 손신된 전력이 0.1 이 있겠죠 여기서 역률 0.9를 곱해주어서 나온수치를 유효전력 실제로 사용한전력 버려진전력 0.1 곱해주어서 나온 수치를 무효전력이라고 합니다 ..........

그리고 몇 암페어를 1킬로와트 잡으면 되나요.

단상 220V 는 1000 W / 220V = 4.5A

3상 380V 는 1000W / 380V  x 루트 3 = 1.5 A

즉 단상 220V 의 4.5A / 변압기 3대 = 1.5 A

진상 : 한전의 발전기에서 전기를 보내주는데 전기가 이동하기위해서는 전압과 전류가 있어야 됩니다 그런데 전압과 전류가 똑같이 가야되는데 전압보다 전류가 앞서서 가게됩니다 이것은 역률이 100프로를 넘게되면은 전압보다 전류가 앞서게되어 결과적으로 무효분의 손실을 가져오게되고 수전시설 전압상승의 원인과 또 수전단전압이 송전단전압보다 높아지는 페란티현상의 원인이 됩니다

지상 : 위에서 말한것과 반데로 전류보다 전압이 앞서게 되는 현상을 말합니다 이것도 무효분의 손실을 가져옵니다 즉 역률이 100프로보다 낮게됩니다 ...........

즉 진상과 지상이 없는 역률이 1이되는것이 가장좋으나 부하설비의 종류에 따라 다르지만 대부분 지상을 많이 가리킴니다 그래서 한전에서는 역률을 95프로 이상 100프로를 맞추는 경우 전기요금을 까아주는것입니다