개념 한 쪽
공조냉동기계기사 직류 및 교류 전력 측정 — 피상·유효·무효전력·전력계
이 세트는 직류와 교류에서 전력을 재고 계산하는 법을 다룬다. 전압과 전류의 곱으로 구하는 유효전력, 피상전력과 무효전력의 단위와 관계, 교류 전력계가 가리키는 값, 역률을 개선할 때 필요한 콘덴서 용량이 중심이다.
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뜻
직류에서 전력은 전압과 전류를 곱한다. 110V, 12A이면 110×12=1320W이고, 1000으로 나누어 1.32kW다. 저항을 알고 있으면 전류의 제곱에 저항을 곱해도 같은 값을 얻는다.
교류에서는 전압과 전류가 위상차를 가질 수 있어 전력을 세 가지로 나눈다. 유효전력은 실제로 일을 하는 성분으로 P=VIcosθ이고 단위는 kW다. 무효전력은 위상차에 따라 오가는 성분으로 Q=VIsinθ이고 단위는 kvar다. 피상전력은 전압과 전류를 그대로 곱한 값으로 S=VI이고 단위는 kVA다. 피상전력은 유효전력과 무효전력의 벡터 합이다.
교류 전력계는 순간값이나 최대값이 아니라 한 주기 동안의 평균 전력을 가리킨다. 3전력계법으로 3상 전력을 잴 때도 각 전력계가 가리키는 값은 평균 전력이다.
역률이 낮으면 같은 유효전력을 보내는 데 더 큰 피상전력이 필요하다. 콘덴서를 설치해 역률을 높이면 무효전력의 차이만큼을 콘덴서가 공급한다. 1000kW 부하의 역률을 80%에서 95%로 올릴 때 필요한 콘덴서 용량은 P(tanθ₁-tanθ₂)로 구한다. tanθ₁은 약 0.75, tanθ₂는 약 0.329이므로 1000×(0.75-0.329)로 약 421kVA다.
예제
출제 패턴은 네 가지다. ① 직류 유효전력 — P=VI이며, 110V·12A이면 1320W 곧 1.32kW다. ② 단위 — kVA는 피상전력, kW는 유효전력, kvar는 무효전력이다. ③ 무효전력 — Q=VIsinθ로 나타낸다. ④ 역률 개선 — P(tanθ₁-tanθ₂)이며, 1000kW·80→95%이면 약 421kVA다.
자주 묻는 물음
- 직류와 교류의 유효전력은 어떻게 구하나요?
- 직류는 전압×전류다. 110V, 12A이면 1320W 곧 1.32kW다. 교류의 유효전력은 전압×전류×역률이며, 전압과 전류의 위상차가 있으면 그만큼 값이 작아진다.
- 피상전력·유효전력·무효전력은 어떻게 다른가요?
- 피상전력은 전압과 전류를 그대로 곱한 값으로 kVA, 유효전력은 일을 하는 성분으로 kW, 무효전력은 위상차에 의한 성분으로 kvar다. 피상전력은 유효전력과 무효전력의 벡터 합이다.
- 역률을 개선하는 콘덴서 용량은 어떻게 구하나요?
- 유효전력에 역률 개선 전후의 탄젠트 값 차를 곱한다. 1000kW에서 80%를 95%로 올리면 tanθ가 약 0.75에서 0.329로 줄어 1000×(0.75-0.329)로 약 421kVA다.
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