AC 전원 시스템 에서 낮은 역률을 교정해야 할 필요가 생길 때 , 계산에 사용할 부하의 정확한 인덕턴스(헨리)를 알 수 있는 사치는 없을 것입니다.
여러분은 역률계 라는 계측기를 가질 만큼 운이 좋을 수도 있습니다. 이 계측기는 역률(0과 1 사이의 숫자)과 피상 전력(전압계에서 볼트로 읽은 값에 전류계에서 암페어로 읽은 값을 곱하여 계산)을 알려줍니다.
그다지 유리하지 않은 환경에서는 오실로스코프를 사용하여 전압과 전류 파형을 비교하고, 위상 변화를 도 단위 로 측정 하고 그 위상 변화의 코사인으로 역률을 계산해야 할 수도 있습니다.
아마도 실제 전력을 측정하기 위한 와트미터를 사용할 수 있을 것입니다. 와트미터의 판독값을 피상 전력 계산(전체 전압과 전체 전류 측정값을 곱한 값)과 비교할 수 있습니다. 실제 전력과 피상 전력의 값에서 무효 전력과 역률을 결정할 수 있습니다.
예제 문제
이것이 어떻게 작동하는지 보기 위해 예제 문제를 풀어보겠습니다. (아래 그림)
전력계는 실제 전력을 나타내며, 전압계와 전류계 판독값을 곱하면 피상 전력이 나옵니다.
kVA 단위의 피상 전력을 계산하는 방법
먼저, kVA 단위의 피상 전력을 계산해야 합니다. 부하 전압에 부하 전류를 곱하여 이를 수행할 수 있습니다.
보시다시피 2.308kVA는 1.5kW보다 훨씬 큰 수치이며, 이는 이 회로의 역률이 다소 낮다는 것을 알려줍니다(1보다 상당히 낮음). 이제 실제 전력을 피상 전력으로 나누어 이 부하의 역률을 계산합니다.
이 값을 역률에 사용하면 전력 삼각형을 그릴 수 있으며 이를 통해 이 부하의 무효 전력을 결정할 수 있습니다. (아래 그림)
무효 전력은 유효 전력과 피상 전력을 통해 계산할 수 있습니다.
피타고라스 정리를 사용하여 알려지지 않은 삼각형의 양을 결정하는 방법
알려지지 않은(무효 전력) 삼각형 양을 결정하기 위해 우리는 빗변의 길이(겉보기 전력)와 인접한 변의 길이(실제 전력)를 고려하여 피타고라스 정리를 "뒤로" 사용합니다.
커패시터로 역률을 교정하는 방법
이 부하가 전기 모터나 대부분의 다른 산업용 AC 부하인 경우 지연(유도) 역률을 가지게 되는데, 이는 적절한 크기의 커패시터를 병렬로 연결하여 이를 보정해야 한다는 것을 의미합니다 .
이제 우리는 무효 전력량(1.754kVAR)을 알고 있으므로 그 효과를 상쇄하는 데 필요한 커패시터 크기를 계산할 수 있습니다 .
이 답을 80 µF로 반올림하면 회로에 해당 크기의 커패시터를 배치하고 결과를 계산할 수 있습니다. (아래 그림)
병렬 커패시터는 지연(유도) 부하를 교정합니다.
80µF 커패시터는 33.157Ω의 용량성 리액턴스를 가지며, 7.238암페어의 전류와 1.737kVAR의 해당 무효 전력(커패시터 만 해당 )을 제공합니다. 커패시터의 전류는 전류 소모에 대한 부하의 유도 기여와 180o 위상이 다르므로 커패시터 의 무효 전력은 부하의 무효 전력에서 직접 빼서 다음과 같은 결과가 나옵니다.
물론 이 수정은 부하에서 소모되는 실제 전력량을 변경하지 않지만 겉보기 전력과 240V 소스에서 소모되는 총 전류가 상당히 감소하게 됩니다. (아래 그림)
커패시터 보정 전후의 전력 삼각형.
새로운 겉보기 전력은 피타고라스 정리의 표준 형식을 사용하여 실제 및 새로운 무효 전력 값에서 찾을 수 있습니다.
