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유효전력, 무효전력, 피상전력은 전기공학과 전력시스템 분야에서 중요한 개념으로, 이 용어들은 전력의 다양한 측면을 설명하며 상호 연관되어 있습니다. 관련해서 개념과 제품을 통한 이해를 정리했습니다.
개념
유효전력 (Active Power)
유효 전력(active power)은 전기 회로에서 유용한 작업을 수행하기 위해 소비되거나 사용되는 실제 전력입니다.
와트(W) 단위로 측정되며, 에너지가 기계적 작업이나 열과 같은 다른 형태로 전달되거나 변환되는 정도를 나타냅니다.
액티브 파워는 모터 구동, 난방, 조명, 전자기기 구동 등 실제 업무를 수행하는 역할을 합니다.
순수 저항성 회로에서는 능동 전원이 유일한 전원 구성 요소이며 전압과 전류는 위상을 갖습니다.
무효전력 (Reactive Power)
무효 전력(reactive power)은 AC 회로에서 소스와 부하 사이에서 앞뒤로 진동하는 전력을 말합니다.
VAR(Volt-Amperes Reactive) 단위로 측정되며, 유용한 작업을 수행하지 않으며, 대신 유도 및 정전식 장치에서 전압 레벨과 자기장을 유지하는 데 도움을 줍니다.
회로의 유도성 및 용량성 구성 요소에서 전압과 전류의 위상 차이로 인해 무효 전력이 발생합니다.
과도한 무효 전력으로 인해 전력 전송이 비효율적이고 시스템 전압 안정성이 저하될 수 있습니다.
피상전력 (Apparent Power)
피상전력은 S로 표시되며, 활성 전력과 무효 전력의 벡터 합입니다.
AC 회로에서 소스에서 부하로 흐르는 총 전력입니다.
전압암페어(VA) 단위로 측정되며 회로에서 전송되는 총 전력을 나타냅니다.
피상 전력은 유효 전력(Active)과 무효 전력(Reactive) 구성 요소를 모두 고려합니다.
저항성, 유도성 및 용량성 부하가 혼합된 시스템에서는 무효 전력이 존재하기 때문에 피상 전력이 유효 전력보다 높습니다.
역률(PF)
역률은 피상 전력(S)에 대한 유효 전력(P)의 비율을 나타내는 무차원 양입니다.
흔히 0과 1 사이의 10진수 또는 백분율로 표시됩니다.
역률은 회로에서 전력이 얼마나 효율적으로 유용한 작업으로 변환되고 있는지를 나타내기 때문에 중요한 매개 변수입니다.
높은 역률(1에 가까운)은 대부분의 전력이 활성화되고 유용하다는 것을 의미하는 반면, 낮은 역률(0에 가까운)은 상당한 양의 전력이 반응성 및 효율성이 낮다는 것을 의미합니다.
파워 트라이앵글
유효 전력(P), 무효 전력(Q) 및 피상 전력(S) 사이의 관계는 종종 파워 트라이앵글 그래픽으로 표현됩니다.
가로축은 유효전력(P), 세로축은 무효전력(Q)을 나타내고, 빗변은 겉보기전력(S)을 나타냅니다.
파워 삼각형에서 유효전력 벡터와 피상전력 벡터 사이의 각도는 위상 각도이며, 이것은 역률의 측정값입니다
제품을 통한 이해
무효전력보상장비
콘덴서 뱅크와 동기 콘덴서는 산업 및 유틸리티 응용 분야에서 무효 전력을 지원하고 역률을 개선하기 위해 일반적으로 사용됩니다.
콘덴서 뱅크는 부하가 필요할 때 무효전력을 방출하고, 동기식 콘덴서는 필요에 따라 무효전력을 생산하거나 흡수할 수 있는 기계입니다.
전력 측정기
전력 측정기는 전기 회로에서 유효, 무효, 피상 전력을 측정하는 데 사용되며, 전력 소모량, 역률 및 기타 전기적 파라미터에 대한 실시간 데이터를 제공합니다.
역률 보정 시스템
이러한 시스템은 캐패시터의 연결과 분리를 관리하여 원하는 전력 인자를 유지하는 자동 제어기 및 스위칭 소자를 포함하며, 효율적인 전력 사용을 위해 필수적인 시스템입니다.
에너지 관리 시스템(EMS)
EMS는 에너지 사용량을 최적화하고 비용을 절감하기 위해 역률 보정을 포함한 전기 부하를 모니터링하고 제어하기 위해 산업 및 상업 환경에서 사용되는 소프트웨어 기반 시스템입니다.
전압 레귤레이터 및 변압기
전압 조정기와 변압기는 안정적인 전압 공급을 보장하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 우수한 전력 인자와 효율적인 전력 공급을 유지하는 데 필수적입니다.
전력 품질 분석기
이러한 장치는 고조파, 전압 변동 및 역률 측면에서 전력 품질을 분석하는 데 사용되어 전기 시스템의 문제를 파악하고 해결하는 데 도움이 됩니다.
정리하면,
AC 회로에서 전력의 핵심적인 구성요소는 유효, 무효, 피상 전력입니다.
이들의 상호관계와 전력 인자의 개념을 이해하는 것은 효율적인 전력 전송, 분배 및 활용을 위해 필수적이며, 전력 인자 보정 및 관련 제품은 다양한 응용 분야에서 전력 품질을 유지하고 에너지 사용량을 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다.