개념 한 쪽
공조냉동기계산업기사 전력계 사용법 및 전력측정 — 유효·무효전력과 2전력계법
전력 측정은 공급된 전압과 전류, 그리고 위상차를 어떻게 반영하느냐로 갈린다. P=VI와 P=I²R, 유효전력과 무효전력, 2전력계법, 전력량과 열량의 환산, 역률 계산을 본다.
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뜻
저항 부하에서 소비전력은 전압과 전류의 곱 P=VI이다. 200V에 0.1A가 흐르는 백열등은 20W를 소비한다. 200V에 2A가 흐르는 전열기를 2시간 쓰면 전력 400W, 전력량은 400W×2h=800Wh=0.8kWh이다.
전류와 저항이 주어지면 P=I²R을 쓴다. 4A가 100Ω에 흐르면 4²×100=1,600W이고, 2A가 100Ω에 흐르면 2²×100=400W이다. 전압이 주어지지 않았으므로 P=VI나 P=V²/R을 억지로 적용하지 않는다.
교류에서는 위상차가 있으면 피상전력에 역률을 곱해야 유효전력이 된다. 단상 220V, 15A, 위상차 30도이면 P=VIcosθ=220×15×0.866≈2.86kW이다. 역률 0.8, 전압 100V, 전류 5A인 부하의 무효전력은 Q=VIsinθ=100×5×0.6=300Var이다.
3상 전력을 2전력계법으로 측정하면 두 계기의 판독값을 더한다. P1=4W, P2=3W라면 소비전력은 P1+P2=7W이다. 두 값의 차는 역률 계산 등에 쓰이지만 총전력은 단순 합이다.
전력량과 열량은 고정 계수로 환산한다. 1kWh는 3.6×10⁶J이고, 1kcal≈4.184×10³J이므로 약 860kcal이다. 1kW 전열기를 1시간 쓰면 860kcal의 열이 발생한다.
역률은 공급된 전기에너지 가운데 실제로 쓰인 몫이다. 커피포트에 200V, 1A를 5분간 넣으면 공급 에너지는 200W×300s=60kJ이다. 얻은 열량이 7,200cal≈30kJ이므로 역률은 30/60=0.5가 된다. cal를 J로 바꾸는 계수를 빠뜨리면 답이 어긋난다.
예제
선지 판단은 저항 부하의 소비전력을 P=VI로 계산하는지, 전류와 저항이 주어졌을 때 P=I²R을 쓰는지, 위상차 30도에서 cos30°≈0.866을 곱해 2.86kW를 얻는지, 역률 0.8에서 sinθ=0.6으로 무효전력 300Var를 구하는지, 2전력계법의 총전력을 P1+P2로 더하는지, 1kWh를 860kcal로 환산하는지, 7,200cal를 30kJ로 바꿔 역률 0.5를 계산하는지에서 갈린다. 주어진 변수에 맞는 전력 공식을 고른 선지가 맞고, 2전력계법에서 두 판독값을 빼서 총전력을 구한다고 본 선지와 cal-J 환산을 빼고 역률을 계산한 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 전류와 저항만 주어졌을 때 소비전력은 어떻게 구하나요?
- P=I²R을 씁니다. 4A와 100Ω이면 4²×100=1,600W입니다. 전압이 없으므로 P=VI를 억지로 쓰지 않습니다.
- 2전력계법으로 잰 P1=4W, P2=3W일 때 총전력은 얼마인가요?
- 7W입니다. 두 계기의 판독값을 더합니다. 두 값의 차는 역률 계산 등에 쓰입니다.
- 1kWh는 몇 kcal의 열량을 내나요?
- 약 860kcal입니다. 1kWh=3.6×10⁶J이고, 1kcal≈4.184×10³J이므로 나누어 환산합니다.
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