피상전력, 유효전력, 무효전력 그리고 추가로 역률에 대해서 알아보아요!(수정했습니다.)

[조정환]

1. 피상전력(apparent power , 皮相電力 )단위: [VA]

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( active power , 有效電力 ) 단위: [kw]
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 ( reactive power , 無效電力 ) 단위: [var]: volt-ampere reactive의 약자
교류회로에서 실제로는 아무일도하지않아 부하에서는 전력으로 이용할 수없은 전력을 말합니다.
즉 유효전력에서 말한 COS세타의 차이 만큼 공급은 되나 부하어서는 사용되지 않은 전력이 있습니다.
그것을 무효전력이라고 하며 SIN세타라고 합니다.
공식은 W=V*I*SIN세타

4. 역률 [力率, power factor] 

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.

5. 피상,유효,무효, 역률의 관계

위의 그림을 봤을때 P가 유효전력입니다. 좌측점에서 우측점까지의 이동하는데 나타난 에너지입니다

그 출력P를 나타내기위해 실제로 들인 힘이 Pa(피상전력)입니다.

Pr(무효전력)은 전압과 전류의 위상차로 인한 즉 선로의 인덕턴스에 의해 발생이 되고 커패시터를 이용해 줄여줌(전력용콘덴서,직렬콘덴서등)으로써 역율(cosΘ)을 개선하고 실제들어간 힘(피상전력)만큼 출력(유효전력)을 나타냅니다.

그리고 이 무효전력은 필요악 같은 존재입니다.

6. 실생활에서 유용한예

역률 1일 경우
220V * 10A * 1 = 2200W

역률 0.75일 경우
220V * 10A *0.75 = 1650W

전기의 공급자적인 측면
전기의 공급자적인 측면에서 보면 부하가 220V의 전압에 10A의 전류를 공급하였을 경우 2200W라는 일을 해야 되는데 역률때문에 2200W의 일을 하지 못합니다.
부하에서는 2200W의 일을 하기위해 전압은 정해져 있기 때문에 전류를 더 소비하게됩니다.

전류를 더 소비한다는것은 공급자 쪽에 더많은 부하가 걸린다는것을 말하며 전기선로 또한 더굵은 전선으로 사용해야 된다는 문제가 있습니다.
그래서 한전에서는 역률을 95%에 맞추어 전기료를 책정하고 있는것입니다.
95%이상이면 전기료를 깍아주고 95%이하면 가산금을 물리고~~~
일반 가정집은 아닙니다.

전기의 사용자적인 측면
모든 전기제품은 정확한 위상각을 설정으로 제작되었습니다.
위상각이 차이가 발생해 사용된다는것은 장비의 진동 및 발열등의 효과를 가지고 옵니다.
또한 10A의 전류로 할 수 있는일을 10A보다 더 높은 전류로 일을해야 하기 때문에 장비의 빠른 노화를 가지고 옵니다.
그러므로 관리비가 상승하고 전기료가 올라갑니다.
아마 주의깊게 주변의 전기제품을 보셨다면 냉장고의 모터나 에어콘의 FAN모터쪽에 직사각형 형태의 전기부품을 보셨을 겁니다.
그것이 역률을 개선해주는 콘덴서 입니다.

출처:네이버 지식IN

[이강석]

교수님이 영어로 뭔지 쓰라고 하신거 같은데 정작 그건 없네..

[조정환]

수정했습니다 ㅎㅎ;