누구나 알고 싶어하는 지상, 진상의 수수께끼 역률

전문가 제언

□ 교류전력은 직류전력에는 없는 특유한 현상이 있다. 교류에서는 리액턴스가 있음으로 인해 유효전력뿐만 아니라 무효전력이 있고 전력 계통에 안정도 문제 외에 역률의 문제가 있다. 이 역률은 전력의 효율적인 사용을 위하여 또 전력의 전송과 전압 조정 등에 중요한 요소이다. 그 중요성을 알고 있으면서도 이해가 어려운 점이 있다. 그러나 전압과 전류의 위상차를 이해하면 모든 것이 쉽게 이해될 수 있다.

□ 일반적으로 전력은 전압과 전류를 곱하여 얻는다. 직류일 때는 단순하게 계산되지만 정현파 교류일 경우에는 전압의 순시치가 시간에 따라 변하기 때문에 이를 시간의 함수로 고쳐서 표시해야 할 것이다. 그 크기는 일정 주기를 갖기 때문에 전압은 주기함수로 된다. 또한 전류의 흐름을 막는 임피던스 개념을 이해해야 한다. 직류와는 달리 인덕턴스와 같은 유도성 리액턴스와 커패시터와 같은 용량성 리액턴스가 교류전류의 흐름을 방해한다. 이들로 인하여 전류의 흐름은 전압에 대하여 위상차가 생기고 전류의 위상이 전압보다 앞서거나 늦음이 생긴다.

□ 우리는 다분히 수학적인 표현에 그 설명을 의지한다. 이 수학적인 표현과 물리적인 의미를 이해하면, 모든 것은 간단히 설명된다. 순시치를 로 할 때, 이것이 전기회로에 흐르는 전류의 순시치 는, 또는 로 표시된다. 이 때 유효전력 P는 를 역률이라 한다. 이와 같이 역률은 전압과 전류의 위상차 의 여현 에 의해 표시된다.

□ 역률이 100%된 때에 전압과 전류는 동위상이 되고, 저항부하와 등가이다. 이 때에 부하전류는 100% 유효전류로 직류 전압전류와 같이 가장 효율적으로 일을 하게 된다. 전압과 전류의 위상이 진상(進相)이 되거나 지상(遲相)이 되어 π/2[rad]에 가까워질수록 유효전력[W]는 저하하고 π/2[rad]에서는 이론상 유효전력은 없다. 100% 무효전력으로 된다. 이때 전류는 전부 무효전류로 되고 에너지는 전송되지 않는다. 에너지 전송에서는 이러한 일이 일어나지 않도록 해야 할 것이다.

저자

Suzuki T.

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

전기·전자

연도

2005

권(호)

59(2)

잡지명

신전기(E081)

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

17~21

분석자

양*덕

분석물

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