주전원 전기

주 전력 또는 유틸리티 전력, 전력 그리드, 가정용 전력 및 벽면 전력 또는 캐나다의 일부 지역에서는 수력으로서 범용 교류(AC) 전원 공급 장치입니다.그것은 세계 많은 지역의 전기 그리드를 통해 가정과 기업에 공급되는 전력의 형태이다.사람들은 가전제품, 텔레비전, 램프와 같은 일상용품들을 콘센트에 꽂아 전력을 공급하기 위해 이 전기를 사용한다.

전력의 전압과 주파수는 지역에 따라 다릅니다.세계 대부분에서 230V의 전압(공칭)과 50Hz의 주파수가 사용됩니다.북미에서 가장 일반적인 조합은 120V와 60Hz입니다.예를 들어 60Hz에서 230V와 같은 다른 조합이 존재합니다.여행자의 휴대용 기기가 작동하지 않거나 외국의 전기 공급 장치에 의해 손상될 수 있습니다.호환되지 않는 플러그와 소켓은 서로 다른 지역에 있어 전압과 주파수가 호환되지 않는 어플라이언스를 잘못 사용하는 것을 방지합니다.

용어.

미국에서 주 전력은 "유틸리티 전력", "가정 전력", "가정 전력", "가정 전류", "전원", "국내 전력", "벽 전력", "라인 전력", "AC 전력", "도시 전력", "가로 전력", "120" 등의 여러 이름으로 불린다.

영국에서 주 전력은 일반적으로 "주 전력"이라고 불립니다.캐나다 전력의 절반 이상이 수력 전기이며, 주 전기는 캐나다의 일부 지역에서는 종종 "수력"이라고 불립니다.이는 하이드로퀘벡, BC 하이드로, 매니토바 하이드로, 뉴펀들랜드와 래브라도 하이드로, 하이드로 원과 같은 현재 및 과거의 전력 독점 기업 이름에도 반영되어 있습니다.

전원 시스템

전 세계적으로 가정용 및 경량 상업용 전기 기기 및 조명 작동을 위한 다양한 주전원 시스템이 있습니다.다양한 시스템은 주로 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 전압
• 빈도수.
• 플러그 및 소켓(리셉터 또는 콘센트)
• 접지 시스템(접지)
• 과전류 손상(예: 단락으로 인한), 감전 및 화재 위험으로부터 보호
• 파라미터 공차

이들 파라미터는 모두 지역에 따라 다릅니다.전압은 일반적으로 100~240V 범위(항상 루트 평균 제곱 전압으로 표시됨)입니다.일반적으로 사용되는 주파수는 50Hz와 60Hz입니다.20세기 초에는 2상 시스템이 사용되었지만 오늘날에는 단상 또는 3상 전원이 가장 일반적으로 사용됩니다.대규모 산업 공장이나 해외 군사 기지 등 외부 지역은 주변 지역과 표준 전압이나 주파수가 다를 수 있다.일부 도시 지역은 주변 시골 지역(리비아 등)과 다른 기준을 사용할 수 있습니다.효과적인 무정부 상태에 있는 지역은 양립할 수 없는 민간 전원에 의해 전력이 공급되는 중앙 전력 권한이 없을 수 있다.

이전에는 25Hz~133Hz의 주파수와 100V~250V의 전압을 사용하여 전압과 유틸리티 주파수의 많은 조합이 사용되었습니다.직류(DC)는 공공 전력 시스템의 교류(AC)로 대체되었지만, DC는 20세기 말까지 일부 도시 지역에서 특히 사용되었다.IEC 60038에 열거된 230 V/50 Hz와 120 V/60 Hz의 최신 조합은 20세기 처음 수십 년간 적용되지 않았으며 여전히 보편적이지 않다.3상전원을 가진 산업용 플랜트에서는 대형기기(및 다른 소켓과 플러그)에 대해 다른 높은 전압이 설치되지만, 여기에 기재된 공통전압은 조명 및 휴대용기기에도 적용됩니다.

전력의 일반적인 사용

전기는 조명, 난방, 냉각, 전기 모터 및 전자 장비에 사용됩니다.미국 에너지 정보국(EIA)은 다음을 발표했습니다.

2016년 최종 사용별 미국 가정용 전력 소비량 추정치^[2]

최종 사용	페타줄레스 (토와트 시간)	점유율 총
공간 냉각	890 (247)	18%
온수 난방	480 (134)	9%
조명.	460 (129)	9%
냉동	370 (103)	7%
공간 난방	350 (96)	7%
텔레비전 및 관련1 기기	300 (83)	6%
빨래 건조기	220 (61)	4%
노풍기 및 보일러 순환 펌프	120 (32)	2%
컴퓨터 및 관련2 기기	120 (32)	2%
요리.	120 (32)	2%
식기세척기3	100 (28)	2%
냉동고	79 (22)	2%
세탁기3	29 (8)	1%
기타4 용도	1,460 (405)	29%
총소비량	5,100 (1,410)	100%

¹ 텔레비전, 셋톱박스, 홈시어터 시스템, DVD 플레이어, 비디오 게임 콘솔 포함

² 데스크톱 및 노트북 컴퓨터, 모니터 및 네트워킹 장비를 포함합니다.

³ 온수 난방은 포함되지 않습니다.

⁴ 소형 전기 장치, 난방 요소, 외부 조명, 야외 그릴, 수영장 및 스파 히터, 예비 발전기 및 위에 나열되지 않은 모터를 포함합니다.전기차 충전은 포함되지 않습니다.

컴퓨터나 텔레비전과 같은 전자 기기에서는, 통상, AC-DC 컨버터 또는 AC 어댑터를 사용해 디바이스에 전력을 공급합니다.이것은 넓은 범위의 전압과 양쪽 공통 전원 주파수로 작동할 수 있는 경우가 많습니다.그 외의 AC 애플리케이션에서는, 통상, 입력 범위가 훨씬 제한되고 있습니다.

건물 배선

휴대용 어플라이언스는 각 콘센트에 두세 개의 유선 접점이 있는 단상 전력을 사용합니다.두 와이어(중립 및 활선/활성/핫)는 장치를 ^[3][4]작동시키기 위해 전류를 전달합니다.세 번째 와이어는 항상 있는 것은 아니지만 어플라이언스 케이스의 전도성 부품을 접지에 연결합니다.이렇게 하면 전기 내부 부품이 케이스에 잘못 접촉했을 때 감전으로부터 사용자를 보호할 수 있습니다.

북유럽과 중부유럽에서 가정용 전기 공급은 일반적으로 400V의 3상 전력으로, 단상과 중성 사이에서 230V를 공급합니다. 주택 배선은 3상 회로와 단상 회로가 혼합되어 있을 수 있지만, 영국에서는 3상 주택에서 사용되는 경우가 거의 없습니다.주방용 스토브, 온수기, 통나무 스플리터 등 가정용 전력 중공구와 같은 고출력 기기는 400V 3상 전원 공급기에서 공급될 수 있습니다.

소형 휴대용 전기 기기는 플러그로 종단된 플렉시블 케이블을 통해 전원 장치에 연결되며, 이 케이블은 고정된 소켓(소켓)에 삽입됩니다.대형 가정용 전기기기 및 산업용 기기는 건물의 고정 배선에 영구적으로 배선할 수 있다.예를 들어, 북미 가정에서는 창문으로 설치되는 자급식 에어컨 장치가 벽면 플러그에 연결되어 있는 반면, 가정 전체의 중앙 에어컨은 영구적으로 배선됩니다.더 큰 전류, 더 높은 전압 또는 3상 전력을 전달하는 산업 기기에 더 큰 플러그와 소켓 조합이 사용됩니다.

회로 차단기와 퓨즈는 회선과 중성선 또는 접지선 사이의 단락을 감지하거나 와이어가 처리하도록 정격(과부하 보호)된 것보다 더 많은 전류를 끌어내는 것을 감지하여 과열 및 화재 가능성을 방지하기 위해 사용됩니다.이러한 보호장치는 일반적으로 건물 내 중앙 패널(일반적으로 배전반 또는 전기 소비 장치)에 설치되지만 일부 배선 시스템은 소켓 또는 플러그 내에 보호 장치를 제공합니다.접지 고장 회로 차단기 및 어플라이언스 누출 전류 차단기로도 알려진 잔류 전류 장치는 접지 고장(접지선이나 사람 등)을 감지하는 데 사용됩니다.접지 고장이 감지되면 장치는 회로를 신속하게 차단합니다.

전압 레벨

세계 인구의 대부분(유럽, 아프리카, 아시아, 호주, 뉴질랜드 및 남미 대부분)은 230V의 6% 이내의 전원을 사용합니다.영국과 호주에서^[5] 공칭 공급 전압은 230V +10%/-6%로 대부분의 변압기가 240V로 설정되어 있습니다.230V 규격은 널리 보급되어 230V 기기를 어댑터의 도움을 받거나 기기의 플러그를 특정 국가의 규격으로 변경하여 세계 대부분의 지역에서 사용할 수 있게 되었습니다.미국과 캐나다는 120V ± 6%의 공급 전압을 사용합니다.일본, 대만, 사우디아라비아, 북미, 중앙아메리카 및 남미 북부 일부 지역은 100V에서 127V 사이의 전압을 사용합니다.그러나 일본 가정은 미국처럼 역상을 이용해 200V를 동시에 공급할 수 있는 분할형 전력을 갖추고 있는 경우가 많다.브라질은 60Hz에서 127V와 220V 시스템을 모두 갖추고 있으며 플러그와 ^[6]소켓을 교환할 수 있다는 점에서 이례적입니다.사우디아라비아와 멕시코는 혼합 전압 시스템을 갖추고 있으며, 주거용과 경형 상업용 건물에서는 모두 127V를 사용하며, 상업용 및 산업용에서는 220V를 사용합니다.사우디 정부는 2010년 8월 사우디를 총 230/400 볼트 시스템으로 ^[7]전환하는 계획을 승인했지만 멕시코는 전환할 계획이 없다.

전압 측정

공급 지점의 전압(전기 유틸리티와 사용자 간의 상호 연결 지점의 공칭 전압)과 장비의 전압 정격(사용률 또는 부하 전압)을 구별해야 합니다.일반적으로 사용 전압은 공칭 시스템 전압보다 3% ~ 5% 낮습니다. 예를 들어 공칭 208V 공급 시스템은 명판에 "200V"가 있는 모터에 연결됩니다.이를 통해 장비와 ^{[citation needed]}전원 사이의 전압 강하가 가능합니다.이 문서의 전압은 공칭 전원 전압이며, 이러한 시스템에서 사용되는 기기는 명판 전압을 약간 낮춥니다.배전 시스템 전압은 본질적으로 거의 사인파입니다.전압은 루트 평균 제곱(RMS) 전압으로 표시됩니다.전압 공차는 정상 상태 작동을 위한 것입니다.순간적인 고부하 또는 배전망에서의 스위칭 동작으로 인해 공차 대역에서 단기 이탈이 발생할 수 있으며 스톰 및 기타 비정상적인 조건이 더 큰 과도 변화를 일으킬 수 있습니다.일반적으로 많은 전원을 가진 대규모 네트워크에서 파생된 전원 공급 장치는 단일 발전기만으로 격리된 커뮤니티에 공급되는 전원 공급 장치보다 안정적입니다.

전압 선택

공급 전압을 선택하는 것은 배전 시스템의 최적화보다는 과거의 이유로 인한 것입니다. 일단 전압을 사용하고 이 전압을 사용하는 기기가 널리 보급되면 전압 변경은 과감하고 비용이 많이 드는 조치입니다.230V 배전 시스템은 120V 시스템보다 적은 도체 재료를 사용하여 소정의 전력을 공급합니다.이는 전류와 결과적으로 저항 손실이 낮기 때문입니다.대형 난방기기는 230V의 작은 도체를 동일한 출력 정격으로 사용할 수 있지만, 연결된 콘센트의 전체 용량과 같은 것을 사용하는 가전제품은 거의 없습니다.휴대용 또는 휴대용 기기의 최소 와이어 크기는 일반적으로 도체의 기계적 강도에 의해 제한됩니다.

(공칭적으로) 120V를 사용하는 미국과 같은 많은 지역에서는 대형 어플라이언스를 공급하기 위해 3선 분할상 240V 시스템을 사용합니다.이 시스템에서는 2개의 120V 공급기를 제공하기 위해 240V 공급기는 중앙 탭 중립을 가지고 있으며, 두 라인 와이어 사이에 연결된 부하에도 240V를 공급할 수 있습니다.3상 시스템은 다양한 등급의 기기에 적합한 다양한 전압 조합을 제공하기 위해 연결할 수 있습니다.단상 및 3상 부하가 모두 전기 시스템에 의해 공급되는 경우, 시스템은 120/208 또는 230/400 V와 같은 두 전압으로 라벨링되어 라인 대 뉴트럴 전압 및 라인 대 라인 전압을 표시할 수 있습니다.높은 전압을 위해 큰 부하가 연결됩니다.유정 펌프와 같은 특수 목적 시스템에 최대 830V의 다른 3상 전압이 사용되는 경우가 있습니다.대규모 산업용 모터(예를 들어 250hp 또는 150kW 이상)는 중간 전압에서 작동할 수 있습니다.60Hz 시스템에서 중전압 장비의 표준은 2,400/4,160V인 반면, 3,300V는 50Hz 시스템의 일반적인 표준입니다.

표준화

1987년까지 독일, 오스트리아 및 스위스를 포함한 유럽의 많은 지역에서 주 ${\displaystyle \mathrm{전압}}$은${\displaystyle }$220$)$ V(\$displaystyle 220$(\$pm$22$),\mathrm${V$$}$$}인 반면${\displaystyle \mathrm{영국}}$은 240$)$ V(\$displaystyle 240(\pm$24$),\mathrm${V$\})$ 표준 ISO IEC 6001983을 새로 정의했습니다.$(\$ 230$(\pm$ 23$),$ \$mathrm {V$

1987년부터 230${\displaystyle {}_{}^{}}$- ${\displaystyle {23}_{}^{}}$+ ${\displaystyle {13.}_{}^{}8{}_{}^{}\mathrm{}}$({$디스플레이 스타일$ 230_${-23)^{+13)$로 단계적 전환.$8},\mathrm {V}$이$($가) 구현되었습니다.2009년부터 전압은 230$(±$ ${\displaystyle 23)}$ ${\displaystyle V\mathrm{}}$(\$displaystyle$ 230$(\pm$ 23$)),\mathrm {V}$^[8][9]$}$이(가) 허용됩니다. 220V 및 240V가 모두 230V의 하위 허용 대역(230V ±6%)에 속하므로 중앙 유럽 시스템이나 영국 시스템 모두 전압의 변화가 필요하지 않습니다.영국의 일부 지역에서는 기존 이유로 250V가 여전히 공급되고 있지만, 이 전압도 230V의 10% 공차 대역에 속합니다.실제로는 적어도 기존 공급 변압기가 교체될 때까지 각국이 동일한 전압(220V 또는 240V)을 공급할 수 있었습니다.이러한 국가에서 사용되는 장비(필라멘트 전구 제외)는 지정된 범위 내의 모든 전압을 허용하도록 설계되어 있습니다.미국과^{[10][11] [12]}캐나다에서는 국가 표준에 따라 전원에서의 공칭 전압이 120V여야 하며 114V~126V(RMS) 범위(-5%~+5%)를 허용해야 합니다.북미에서는 역사적으로 110V, 115V 및 117V가 다른 시기와 장소에서 사용되었습니다.주 전력은 110V라고 불리기도 하지만 120V가 공칭 전압입니다.

2000년 호주는 공차 +10%/-6%^[13]의 공칭 표준으로 230V로 전환하여 기존 240V 표준인 AS2926-1987을 대체했습니다.영국에서와 마찬가지로 240V는 허용 한계 이내이며 "240V"는 호주 및 영국 영어에서 주 전원과 동의어입니다.일본에서는 가정에 공급되는 전력은 100V와 200V입니다.혼슈의 동부와 북부(도쿄 포함)와 홋카이도의 주파수는 50Hz이며, 혼슈 서부(나고야, 오사카, 히로시마 포함), 시코쿠, 규슈, 오키나와는 60Hz로 동작한다.두 지역의 경계에는 두 그리드 시스템 간의 전력을 상호 연결하는 4개의 백투백 고전압 직류(HVDC) 변전소가 있습니다. 이들은 신시나노, 사쿠마 댐, 미나미후쿠미쓰, 히가시시시미즈 주파수 변환기입니다.그 차이에 대응하기 위해 일본에서 시판되는 주파수에 민감한 어플라이언스는 두 주파수 사이에서 전환되는 경우가 많다.

역사

세계 최초의 공공 전기 공급은 1881년 영국의 작은 마을 고달밍에 건설된 물레방아 시스템이었다.그것은 가로등과 전기 소비 장치 모두에 250V, 아크 ^[14]램프는 40V의 두 전압으로 전력을 공급하는 Siemens 교류 발전기를 사용하는 교류(AC) 시스템이었다.

세계 최초의 대규모 중앙 발전소--런던 홀본 고가교에 있는 토마스 에디슨의 증기 발전소는 1882년 1월 110V에서 ^[15]직류(DC)를 공급하며 운영을 시작했습니다.Holborn Viadridge Station은 세계 최초의 영구 상업 중심 발전소인 Manhattan에 훨씬 더 큰 Pearl Street Station을 건설하기 위한 개념 증명으로 사용되었습니다.펄 스트리트 스테이션은 1882년 ^[16]9월 4일부터 소비자들에게 "안전한" 전압으로 여겨지는 110V의 DC를 공급하였다.

AC 시스템은 1880년대 중반 미국에서 등장하기 시작했으며, Edison이 사용하던 것과 동일한 110V 고객 사용 전압으로 변압기를 통해 내려가는 높은 배전 전압을 사용했습니다.1883년 Edison은 DC 발전 공장이 구리 비용을 절약하기 위해 더 넓은 반경에서 고객에게 서비스를 제공할 수 있도록 3선식 배전 시스템을 특허 취득했습니다.110V 램프의 두 그룹을 직렬로 연결하면 220V를 사이에 두고 작동하는 동일한 크기의 도체가 더 많은 부하를 처리할 수 있습니다. 즉, 중성 도체는 두 개의 하위 회로 간에 불균형의 전류를 전달합니다.교류 회로는 전류 전쟁 중에도 동일한 형태를 취하여 램프를 약 110V로 구동하고 주요 기기를 220V로 연결할 수 있게 하였다.공칭 전압은 112V와 115V,^{[citation needed]} 심지어 117V까지 서서히 상승했습니다.제2차 세계대전 후 미국의 표준전압은 117V가 되었지만, 많은 ^{[citation needed]}지역이 1960년대에도 뒤처졌다.1954년 미국 국립표준협회(ANSI)는 C84.1 "American National Standard for Electric Power Systems and Equipment – Voltage Ratings (60 헤르츠)"를 발표했다.이 표준은 120V 공칭 시스템과 서비스 전압 및 사용 전압 ^[17]변동에 대한 두 가지 범위를 설정했습니다.오늘날 거의 모든 미국 가정과 기업이 60Hz에서 120V와 240V에 액세스할 수 있습니다.두 전압은 모두 3개의 와이어(대립상 2개의 "핫" 레그와 1개의 "중립" 레그)에서 사용할 수 있습니다.

1899년 베를린 전력회사인 BEW(Berliner Ellektriztéts-Werke)는 새롭게 개발된 금속 필라멘트 램프의 높은 전압 능력을 이용하여 220V 공칭 배전기로 전환하여 배전 용량을 크게 늘리기로 결정했습니다.이 회사는 고객의 장비 전환 비용을 결과적으로 유통 도체 비용을 절감함으로써 상쇄할 수 있었습니다.이것은 독일과 유럽의 나머지 지역과 220V 시스템의 배전 모델이 되었다.북미 지역에서는 ^[18]램프의 전압이 110V에 근접한 상태로 유지되었습니다.

미국에서 교류전류가 도입된 후 처음 10년 동안(1880년대 초반부터 약 1893년까지)에는 다양한 주파수가 사용되었으며, 각 전기 공급자가 자체 주파수를 설정함으로써 누구도 우위를 점하지 못했다.가장 일반적인 주파수는 133µHz였습니다.^{[citation needed]}유도 발전기와 모터의 회전 속도, 변압기의 효율, 카본 아크 램프의 깜박임 등이 주파수 설정에 영향을 미쳤다.1893년경 미국의 Westinghouse Electric Company와 독일의 AEG는 각각 60Hz와 50Hz로 발전기기를 표준화하기로 결정했고, 결국 세계 대부분이 이 두 주파수 중 하나로 공급되게 되었습니다.오늘날 대부분의 60Hz 시스템은 공칭 120/240V를 공급하며, 대부분의 50Hz는 공칭 230V를 공급합니다.지역별로 ^[19]127V와 220V 모두 표준전압으로 동기화된 60Hz 그리드를 사용하는 브라질과 동일본 50Hz와 서일본 60Hz의 두 가지 주파수를 사용하는 일본에서는 상당한 예외가 있습니다.

전압 조절

배전 유틸리티는 전압이 허용 범위 내에서 유지되도록 변전소 또는 배전 라인을 따라 조절 장비를 사용합니다.변전소에서 강압 변압기에는 자동 부하 탭 전환기가 있어 전송 전압과 분배 전압 사이의 비율을 단계적으로 조정할 수 있습니다.장기(수 km) 시골 배전회로의 경우 배전선의 극에 자동 전압 조절기를 장착할 수 있다.이 역시 관측된 전압 변화에 따라 비율을 조정하는 부하 탭 체인저가 있는 자동 변압기입니다.각 고객의 서비스 시 강압 변압기에는 최대 5개의 탭이 있어 일정 범위(일반적으로 공칭 전압의 ±5%)를 조정할 수 있습니다.이러한 탭은 자동으로 제어되지 않으므로 서비스 시 장기 평균 전압 조정에만 사용되며 유틸리티 고객이 보는 전압 조정에는 사용되지 않습니다.

전력 품질

고객에게 제공되는 전압 및 주파수의 안정성은 국가 및 지역에 따라 다릅니다."전원 품질"은 공칭 공급 전압 및 주파수로부터의 편차 정도를 나타내는 용어입니다.단기적인 서지 및 드롭아웃은 컴퓨터나 평면 디스플레이와 같은 민감한 전자 기기에 영향을 미칩니다.장기간의 정전, 정전, 정전 및 낮은 공급 신뢰성으로 인해 일반적으로 전력 공급을 사용할 수 없거나 사용할 수 없을 때 전력을 공급하기 위해 무정전 전원 장치 또는 스탠바이 발전기 세트에 투자해야 할 수 있습니다.불규칙한 전원 공급은 전기 기계, 조명, 실내 온도 조절 및 컴퓨터에 의존하는 기업 및 공공 서비스에 심각한 경제적 핸디캡이 될 수 있습니다.최고 품질의 전원 시스템이라도 고장이 발생하거나 정비가 필요할 수 있습니다.따라서 기업, 정부 및 기타 조직에서는 정전 또는 정전 시에도 전력을 사용할 수 있도록 하기 위해 민감한 시설에 백업 발전기를 설치하는 경우가 있습니다.

전력 품질은 기본(전원) 주파수의 고조파 형태의 전류 또는 전압 파형의 왜곡이나 RFI 또는 EMI 간섭에 의한 것과 같은 비조화(간) 변조 왜곡에 의해서도 영향을 받을 수 있습니다.이와는 대조적으로 고조파 왜곡은 일반적으로 부하 또는 발전기의 상태에 의해 발생합니다.다상전원에서는 불균형한 부하로 인해 위상변화가 발생할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 에너지 미터

레퍼런스