역률(진상과 지상)

[황상연]

역 률

1. 진상과 지상의 의미

지상과 진상은 모두 전압을 기준으로 전류의 파형이 전압보다 뒤지느냐 앞서느냐를 나타내는 말이다. 전원은 전압과 전원으로 나눌 수 있는데,

전압원이 전류원에 비해 구현하기가 쉽고 주위에서 볼 수 있는 대부분의 전원이 전압원이기 때문에 전압을 기준으로 한 전류의 파형으로 진상 또는 지상으로 구분한다.

2. 진상이란

가. 교류 전기에서 용량성부하(콘덴서 용량이 포함된 부하)에 의해 공급전압 위상보다 소비전류 위상이 앞서는

     상태를 말하는 것입니다.(앞선 전류 뒤지 전압)

나. 선로에 흐르는 전류가 적정 전류보다 커지게 되어 선로손실이 발생한다.

다. 계통에 연결 있는 설비의 수명단축이 발생한다.

3. 지상이란.

가. 교류 전기에서 유도성 부하(코일성분의 인덕터 용량이 포함된 부하)에 의해 공급전압 위상에 비해 소비전류

     위상이 뒤지는 상태를 말하는 것입니다.(앞선 전압 뒤진 전류)

나. 전압강하가 발생한다.

다. 전력의 손실이 발생한다.

4. 역률이란

교류회로에서 유효전력과 피상전력의 비 라고 표현할 수 있으며, 전압과 전류의 위상차라고도 할 수 있다.

교류전기는 직류와는 다르게 전압위상이 시간에 따라 +/- 가 바뀌고 있으므로, 소비전류 위상도 이에 따라 일치해야 전기를 완전하게 소비하는데, 전기히터와 같이 순 저항성 부하에서는 그 위상이 일치하게 되며, 이때의 역률은 100% 가 됩니다.

그러나 일반컴퓨터(용량성부하)또는 모터(유도성부하)에서는 전류위상이 앞서거나 뒤지게 되어 위상 불일치에 의한 역류 전력이 발생하게 됩니다. 예를 들어 역률이 50%인 경우 정상적 전기소비를 위해 전선에는 그 2배의 전류가 흐르게 됩니다. 이 역류 전류(결과적으로 전력)는 전선, 변압기, 송전선, 결과적으로 발전기까지 손실을 야기하며, 전기소비를 위해 200%의 전력을 생산한 것 보다 더 큰 손실을 가져다주게 됩니다.

5. 무효전력 : 전류위상 불일치에 의한 부하에서 소비되지 못하고 전기 공급 측으로 되돌아가는 전력입니다.

6. 역률개선

지상역률이 나빠진 경우는 전기 배전반에 설치된 콘덴서를 전원에 병렬 연결하면 개선됩니다.

이때 역률이 나쁠수록 더 많은 콘덴서가 병렬로 접속이 되야 하며, 지상부하의 소비전력이 늘어날수록 더 많은 콘덴서가 필요하다.

진상역율이 나빠진 경우는 전원과 병렬로 인덕터를 병렬접속해야 합니다. 그 용량은 지상일경우의 콘덴서와 같이 증감 되어야 합니다.

진상역률과 지상역율이 동시에 나빠질 수는 없으며, 한쪽이 나쁘면 그 상태에서는 나쁜 쪽만 생각하면 된다.