역률

전기공학에서 교류전원시스템의 역률은 부하에 의해 흡수된 실제 전력과 회로에 흐르는 겉보기 전력의 비율로 정의된다.실전력은 전압과 전류의 순간적 산물이며, 작업을 수행하기 위한 전기의 용량을 나타냅니다.겉보기 전력은 RMS 전류와 전압의 산물입니다.부하에 저장되어 소스로 반환되는 에너지 또는 소스에서 끌어오는 전류의 파형 형상을 왜곡하는 비선형 부하에 의해 외관상 전력은 실제 전력보다 클 수 있으므로 실제 전력만을 전송하는 데 필요한 것보다 더 많은 전류가 회로에 흐릅니다.역률 크기가 1보다 작으면 전압과 전류가 위상이 아니므로 두 값의 평균 곱이 감소합니다.음의 역률이란, 디바이스(통상은 부하)가 전력을 생성해, 그 전력이 소스로 역류하는 경우에 발생합니다.

전력계통에서 역률이 낮은 부하가 전달되는 유효전력의 양에 대해 역률이 높은 부하보다 더 많은 전류를 끌어당긴다.전류가 높을수록 배전 시스템에서 손실되는 에너지가 증가하고 더 큰 와이어 및 기타 기기가 필요합니다.대규모 기기 및 낭비되는 에너지 비용 때문에 일반적으로 전력요금이 낮은 산업용 또는 상업용 고객에게 전기요금이 더 많이 부과됩니다.

역률 보정은 부하의 역률을 증가시켜 부하가 연결된 분배 시스템의 효율성을 향상시킵니다.역률이 낮은 선형 부하(예: 유도 모터)는 캐패시터 또는 인덕터의 패시브 네트워크로 보정할 수 있습니다.정류기와 같은 비선형 부하는 시스템에서 끌어온 전류를 왜곡시킵니다.이 경우 액티브 또는 패시브 역률 보정을 사용하여 왜곡을 상쇄하고 역률을 높일 수 있습니다.역률 보정을 위한 장치는 중앙 변전소에 있거나 배전 시스템에 분산되어 있거나 전력 소비 장치에 내장되어 있을 수 있습니다.

선형 시간 불변 회로

예를 들어 저항기, 인덕터 및 캐패시터의 조합으로 구성된 회로는 정현파 라인 ^[1]전압에 대해 정현파 응답을 가집니다.선형 로드는 입력 파형의 형태를 바꾸지 않지만 인덕턴스 또는 캐패시턴스로 인해 전압과 전류 사이의 상대 타이밍(위상)이 변경될 수 있습니다.

순수 저항형 AC 회로에서는 전압 및 전류 파형이 스텝(또는 위상)에서 각 사이클에서 동일한 순간에 극성을 변화시킵니다.로드에 들어가는 모든 전력이 소비(또는 방산)됩니다.

캐패시터 또는 인덕터와 같이 무효 로드가 존재하는 경우, 로드에 저장된 에너지로 인해 전류 파형과 전압 파형 간의 위상 차이가 발생합니다.AC전압의 각 사이클 동안 부하에서 소비되는 에너지 외에 여분의 에너지는 전기장 또는 자기장의 부하에 일시적으로 저장되었다가 주기의 몇 분의 1 후에 전력 그리드로 돌아갑니다.

주로 저항 부하(백열등, 발열 소자)를 포함하는 전기 회로는 역률이 거의 1이지만 유도 부하 또는 용량 부하(전기 모터, 솔레노이드 밸브, 변압기, 형광등 밸러스트 등)를 포함하는 회로는 역률이 1보다 훨씬 낮을 수 있습니다.

전력망에서, 무효 부하는 비생산적인 전력의 연속적인 "ebb and flow"를 일으킵니다.역률이 낮은 회로는 역률이 높은 회로보다 실제 전력을 전달하기 위해 더 많은 양의 전류를 사용합니다. 따라서 전력선의 저항 가열에 의한 손실이 증가하며, 보다 높은 정격의 도체와 변압기를 사용해야 합니다.

정의와 계산

AC전원에는 2개의 컴포넌트가 있습니다.

• 실제 전력 또는 활성 전력($$ {$style$ P$$} )(평균 전력이라고도^[2] 함), 와트(W)
• 무효 전력(${\displaystyle }${$displaystyle$Q}),$$ 보통 무효 전압 암페어(var)^[3]로 표시됩니다.

이 두 가지가 합쳐져 전압암페어(VA)로 표현되는 복합전력($\displaystyle$ S$)$을 형성합니다.복합전력의 크기는 외관전력($displaystyle$ S$$})$$이며 전압암페어(VA)로도 표시됩니다.

VA 및 var는 와트와 수학적으로 동일한 SI가 아닌 단위이지만 기술 실무에서 표현되는 양을 나타내기 위해 와트 대신 사용됩니다.SI는 이러한 목적을 위해 또는 사용된 ^[4]물리적 수량에 대한 유일한 정보원으로서 단위를 사용하는 것을 명시적으로 금지한다.

역률은 실제 전력 대 외관 전력의 비율로 정의됩니다.전력이 전송로를 따라 전달되기 때문에, 전력은 부하에 전달된 후에 작동할 수 있는 실제 전력으로 구성되는 것이 아니라, 겉보기 전력이라고 불리는 실제 전력과 무효 전력의 조합으로 구성됩니다.역률은 전송로를 따라 전송되는 실제 전력의 양을 ^[5][6]회선에 흐르는 외관 전력의 총량과 비교하여 나타냅니다.

역률은 전류 파형이 전압 ^[7]파형을 지연시키거나 이끄는 각도 θ의 코사인으로도 계산할 수 있습니다.

멱삼각형

벡터 공간의 멱삼각형을 사용하면 교류전력의 다양한 성분을 연관시킬 수 있다.실제 전력은 실제 축에서 수평으로 연장되고 무효 전력은 가상 축 방향으로 연장됩니다.복소전력(및 그 크기, 겉보기전력)은 실제 전력과 무효 전력의 조합을 나타내므로 이들 두 성분의 벡터 합을 사용하여 계산할 수 있습니다.이들 컴포넌트 간의 수학적 관계는 다음과 같습니다.

${\displaystyle {begin{aligned}S&=P+jQ\S&=svsrt {P^{2}+Q^{2}}}\{\text{pf}}&=cos {theta }={S }}=\cos {left(\arctan {P}}{P}}\right)}\\Q&=P,\tan(\arccos({\text{pf}})\end{aligned}}}$

일정한 총 외관전력에 따라 각도θ가 커짐에 따라 전류와 전압은 더욱 위상이 어긋난다.실제 전력은 감소하고 무효 전력은 증가합니다.

지연, 선도 및 통일성 역률

역률은 전류 파형이 전압과 관련하여 위상적으로 진행되거나 전류 파형이 전압 파형 뒤에 있을 경우 지연되는 것으로 설명됩니다.역률 지연은 부하가 무효 전력을 "소비"하기 때문에 부하가 유도적이라는 것을 나타냅니다.반응성 $구성{\displaystyle }$ 요소$$Q(\$displaystyle$ Q$)$는 반응성 전력이 회로를 통해 전달되고 유도 부하에 의해 "소비"됨에 따라 양성이 됩니다.선행 역률은 부하가 무효 전력을 "공급"하기 때문에 부하가 정전용량임을 나타냅니다.따라서 무효 전력이 회로에 공급되면 무효 $성분{\displaystyle }$Q(\$displaystyle$ Q$)$가 음수입니다.

θ가 전류와 전압 사이의 위상각인 경우 역률은 각도의 코사인 ${\displaystyle \cos \theta }${$displaystyle \cos \theta$와 같습니다.

${\displaystyle P = S \cos \theta }$

단위가 일정하기 때문에 역률은 정의상 -1과 1 사이의 무차원 수치입니다.역률이 0인 경우 에너지 흐름은 완전히 반응하며 부하에 저장된 에너지는 각 사이클에서 소스로 돌아갑니다.역률이 1(유니티 역률)인 경우 소스에서 공급되는 모든 에너지가 부하에 의해 소비됩니다.역률은 보통 위상각의 신호를 나타내기 위해 "선행" 또는 "지연"으로 표시됩니다.용량성 로드는 선행(전류 리드 전압)이고 유도성 로드는 지연(전류 지연 전압)입니다.

순수한 저항부하가 전원장치에 접속되어 있는 경우 전류와 전압은 스텝에 따라 극성이 변화하고 역률은 1이 되며 전기 에너지는 각 사이클에서 네트워크를 통해 단방향으로 흐릅니다.유도 모터(모든 유형의 권상 코일)와 같은 유도 부하는 전압이 느린 전류 파형에서 무효 전력을 소비합니다.캐패시터 뱅크 또는 매립 케이블과 같은 용량성 부하는 현재 위상이 전압을 주도하는 상태에서 무효 전력을 생성합니다.두 가지 유형의 부하 모두 AC 사이클의 일부에서 에너지를 흡수하여 장치의 자기장 또는 전기장에 저장하지만 나머지 사이클 동안 이 에너지를 소스로 되돌립니다.

예를 들어, 역률이 통일인 경우 실제 전력 1kW를 얻으려면 겉보기 전력 1kVA(1kW 1 1 = 1kVA)를 전송해야 합니다.역률 값이 낮을 경우 동일한 실제 전력을 얻기 위해 보다 명백한 전력을 전송해야 합니다.0.2 역률에서 1kW의 실제 전력을 얻으려면 겉보기 전력의 5kVA(1kW 0 0.2 = 5kVA)를 전송해야 합니다.이 외관상 전력은 생산되어 부하에 전달되어야 하며 생산 및 전송 프로세스에서 손실이 발생할 수 있습니다.

교류 전력을 소비하는 전기 부하는 실제 전력과 무효 전력을 모두 소비합니다.실제 전력과 무효 전력의 벡터 합은 복소 전력이며, 그 크기는 겉보기 전력입니다.무효전력이 존재하면 실제전력이 겉보기전력보다 작아지기 때문에 전기부하의 역률은 1 미만입니다.

음의 역률(0~-1)은 잉여 전력이 ^[8][9][10]공급 장치에 다시 공급될 때 태양 전지판이 설치된 건물의 경우와 같이 활성 전력을 소스로 되돌리는 경우에 발생할 수 있습니다.

선형 부하의 역률 보정

일반적으로 높은 역률은 부하에서의 손실을 줄이고 전압조절을 개선하기 위해 전력공급시스템에서 바람직하다.전기 부하 근처의 요소를 보상하면 공급 시스템의 명백한 전력 수요가 감소합니다.역률 보정은 네트워크의 안정성과 효율을 향상시키기 위해 전력 전송 유틸리티에 의해 적용될 수 있다.전력요금이 낮은 전력요금으로 충전되는 개인 전기고객은 비용을 절감하기 위해 역률을 높이기 위해 보정기기를 설치할 수 있습니다.

역률 보정은 무효 전력을 공급 또는 흡수하고 부하의 유도성 또는 용량성 영향을 각각 상쇄하는 캐패시터 또는 인덕터를 추가하여 AC 전원 회로의 역률을 1에 가깝게 합니다.모터 부하의 유도 효과를 상쇄하는 경우 캐패시터를 로컬로 연결할 수 있습니다.이러한 캐패시터는 유도 부하의 요구를 충족시키기 위해 무효 전력을 생성하는 데 도움이 됩니다.이렇게 하면 무효 전력이 유틸리티 제너레이터에서 부하로 흐르지 않아도 됩니다.전력업계에서 인덕터는 무효전력을 소비하고 캐패시터는 이를 공급한다고 하는데, 무효전력은 각 AC사이클에서 왔다 갔다 하는 에너지일 뿐입니다.

역률 보정 장치의 반응 소자는 켜거나 끌 때 전압 변동과 고조파 노이즈를 발생시킬 수 있습니다.이 장치는 근처에 해당하는 부하가 있는지 여부에 관계없이 무효 전력을 공급하거나 싱크하여 시스템의 무부하 손실을 증가시킵니다.최악의 경우 반응 소자는 시스템 및 서로 상호 작용하여 공명 상태를 만들어 시스템 불안정과 심각한 과전압 변동을 일으킬 수 있습니다.따라서 반응성 요소는 엔지니어링 분석 없이 간단히 적용할 수 없습니다.

자동 역률 보정 장치는 컨택터에 의해 전환되는 다수의 콘덴서로 구성됩니다.이들 컨택터는 전기 네트워크의 역률을 측정하는 레귤레이터에 의해 제어됩니다.역률 컨트롤러는 네트워크의 부하와 역률에 따라 필요한 커패시터 블록을 단계적으로 전환하여 역률이 선택된 값을 넘지 않도록 합니다.

개폐 캐패시터 세트 대신 비부하 동기 모터가 무효 전력을 공급할 수 있습니다.동기 모터에 의해 공급되는 무효 전력은 전기장 들뜸의 함수입니다.이를 동기 콘덴서라고 합니다.전기 네트워크에 접속되어 기동됩니다.선행 역률로 동작하며 시스템의 전압을 지원하거나 시스템 역률을 지정된 수준으로 유지하기 위해 필요에 따라 네트워크에 변수를 배치합니다.

동기 콘덴서의 설치 및 작동은 대형 전기 모터와 동일합니다.주요 장점은 보정량을 쉽게 조정할 수 있다는 것입니다. 가변 캐패시터처럼 작동합니다.캐패시터와 달리 공급되는 무효 전력량은 전압의 제곱이 아니라 전압에 비례합니다.이것에 의해, 대규모 네트워크에서의 전압의 안정성이 향상됩니다.동기식 콘덴서는 고전압 직류 전송 프로젝트 또는 제철소와 같은 대규모 산업용 플랜트에 자주 사용됩니다.

고전압 전력 시스템 또는 변동하는 대규모 산업 부하의 역률 보정을 위해 정적 VAR 보상기 또는 STATCOM과 같은 전력 전자 장치가 점점 더 많이 사용된다.이러한 시스템은 컨택터 교환식 콘덴서 뱅크보다 훨씬 빠르게 역률의 급격한 변화를 보상할 수 있으며, 솔리드 스테이트이기 때문에 동기식 콘덴서보다 유지보수가 덜 필요합니다.

비선형 하중

전원 시스템에 대한 비선형 부하의 예로는 정류기(전원 공급 장치에 사용되는 등)와 형광등, 전기 용접 기계 또는 아크로 등의 아크 방전 장치가 있습니다.이러한 시스템의 전류는 스위칭 동작에 의해 중단되기 때문에 전류에는 전원 시스템 주파수의 배수인 주파수 성분이 포함됩니다.왜곡 역률은 부하 전류의 고조파 왜곡이 부하로 전달되는 평균 전력을 얼마나 감소시키는지를 나타내는 척도입니다.

비정현파 성분

정현파 전류와 1주파 전압만을 갖는 선형회로에서 역률은 전류와 전압의 위상차이에서만 발생한다.이것은 "배치 역률"^[11]입니다.

비선형 로드는 현재 파형의 형태를 사인파에서 다른 형태로 변경합니다.비선형 부하는 원래(기본 주파수) AC 전류 외에 고조파 전류를 생성합니다.이는 정류기, 일부 형태의 전기 조명, 전기 아크로, 용접 장비, 스위치 모드 전원 공급 장치, 가변 속도 드라이브 및 기타 장치와 같은 비선형 부하를 포함하는 실제 전력 시스템에서 중요합니다.선형 콘덴서와 인덕터로 구성된 필터는 고조파 전류가 공급 시스템에 유입되는 것을 방지할 수 있습니다.

실제 전력 또는 무효 전력을 측정하려면 비 사인파 전류에 대해 올바르게 작동하도록 설계된 와트계를 사용해야 합니다.

왜곡 역률

왜곡 역률은 시스템에 존재하는 고조파 전압 및 전류와 관련된 왜곡 성분입니다.

$\displaystyle {\mbox {distration power factor} & = displayfrac { I_{1}} {I_{rms}}\\&=sqrt {I_{1}}{\sqrt {I_{1}^{2}+I_{2}^{2}+I_{3}^{2}+I_{4}^{2}+\cdots }}\\&=sqrt {1+{\frac {I_{2}^2}+I_{3}^{2}+I_{4}^{2}+\cdots }{I_{1}^{2}}}}}\&=paramfrac {1}{\paramrt {1+}THD_{i}^{2}}}}\\end {aligned}}$

$($$THD}_{i}}$는 부하전류의 총 고조파 왜곡입니다.

$({displaystyle THD_{i}=blac {displaystyle \sum _{h=2}^{\infty})I_{h}^{2}}{I_{1}}=440frac {I_{2}^{2}+I_{3}^{2}+I_{4}^{2}+\cdots }}}{I_{1}}}}}:$

${\displaystyle {I\mathrm{}}_{}}$ 1$({$은 전류의 기본 구성 $요소$이고 I$$rms({$displaystyle$I_${\mbox{rms}})$는 총 전류입니다. 이 두 값은 모두 루트 평균 제곱 값입니다(왜곡 역률을 사용하여 총 전류 대신 개별 순서 고조파를 설명할 수도 있습니다).전체 고조파 왜곡에 관한 이 정의에서는 전압이 왜곡되지 않은 상태로 유지된다고 가정합니다(조파 없음).이 단순화는 (배전망에서의 다운스트림 부하 변화에 영향을 받지 않는) 강전압원에 대한 근사치인 경우가 많습니다.네트워크 내 전류 왜곡에 의한 일반적인 발전기의 총 고조파 왜곡은 약 1~2%입니다.이것은 보다 큰 규모의 영향을 미칠 수 있지만,^[12] 통상은 무시할 수 있습니다.

변위 역률(DPF)과 곱한 결과는 전체, 참 역률 또는 단순 역률(PF)입니다.

$디스플레이 스타일{displaystyle\mbox\}PF}} = frac { cos } { \ cs rt { 1 + }THD_{i}^{2}}}}}$

3상 네트워크에서의 왜곡

실제로 3상 배전망 내의 디바이스에 대한 왜곡전류의 국소적인 영향은 전체 고조파 왜곡이 아니라 특정 차수의 고조파의 크기에 의존합니다.

예를 들어, 트리플플렌 또는 제로 시퀀스 고조파(3번째, 9번째, 15번째 등)는 라인 투 라인 비교 시 동상이 되는 특성이 있습니다.델타-와이 변압기에서 이러한 고조파는 델타 권선에 순환 전류를 발생시켜 더 큰 저항 가열로 이어질 수 있습니다.변압기의 wye 구성에서 트리플 고조파는 이러한 전류를 생성하지 않지만 중성 와이어에 0이 아닌 전류가 발생합니다.이는 경우에 따라서는 중성선에 과부하가 걸리고 킬로와트시 계량 시스템과 과금 ^[13][14]수익에 오류가 발생할 수 있습니다.변압기에 전류 고조파가 있으면 변압기의 자기 코어에 와전류가 커집니다.와전류 손실은 일반적으로 주파수의 제곱에 따라 증가하여 변압기의 효율을 낮추고 추가 열을 방출하며 사용 수명을 ^[15]단축합니다.

음의 시퀀스 고조파(5번째, 11번째, 17번째 등)는 기본 고조파와 비슷하지만 역순으로 120도의 위상 이탈을 결합합니다.발전기 및 모터에서 이러한 전류는 샤프트의 회전을 방해하는 자기장을 생성하며 때로는 기계적 ^[16]진동을 손상시킵니다.

스위치 모드 전원 장치

특히 중요한 비선형 부하 클래스는 일반적으로 정격 출력 전력이 수 와트에서 1 kW를 넘는 스위치 모드 전원 장치(SMPS)를 내장한 수백만 대의 PC입니다.지금까지 이러한 매우 저렴한 전원 공급기에는 주전원 순간 전압이 입력 캐패시터의 전압을 초과할 때만 전도되는 단순한 전파 정류기가 포함되어 있었습니다.이로 인해 피크 대 평균 입력 전류의 비율이 매우 높아져 왜곡 역률이 낮아지고 위상 및 중성 부하 문제가 발생할 수 있습니다.

일반적인 스위치 모드 전원 공급기는 먼저 브리지 정류기를 통해 AC 주전원을 DC 버스로 변환합니다.그런 다음 이 DC 버스에서 출력 전압이 도출됩니다.문제는 정류기가 비선형 장치이기 때문에 입력 전류가 매우 비선형적이라는 것입니다.즉, 입력 전류는 전압 주파수의 고조파에서 에너지를 가집니다.이는 전력회사에서 단순한 캐패시터 또는 인덕터를 추가하여 고조파 전류를 보상할 수 없기 때문에 선형 부하에 의해 도출되는 무효 전력을 보상할 수 없기 때문에 문제가 됩니다.많은 관할구역에서 특정 전력레벨 이상의 모든 전원장치에 대해 역률 보정이 요구되기 시작하고 있습니다.

EU와 같은 규제 기관은 역률 개선 방법으로 조화 한계를 설정했다.컴포넌트 코스트의 삭감으로 인해, 2개의 다른 방법의 실장이 촉진되고 있습니다.현행 EU 표준 EN61000-3-2에 준거하기 위해서는 출력 전력이 75W를 넘는 모든 스위치 모드 전원 장치에 적어도 패시브 역률 보정을 포함해야 합니다.80 Plus 전원장치 인증을 받으려면 0.9 이상의 ^[17]역률이 필요합니다.

비선형 부하에서의 역률 보정(PFC)

패시브 PFC

고조파 전류를 제어하는 가장 간단한 방법은 라인 주파수(50 또는 60Hz)에서만 전류를 통과하는 필터를 사용하는 것입니다.필터는 캐패시터 또는 인덕터로 구성되며 비선형 장치를 보다 선형 부하처럼 보이게 합니다.패시브 PFC의 예로는 밸리 필 회선이 있습니다.

패시브 PFC의 단점은 동등한 전력 액티브 PFC 회로보다 ^[18][19][20]큰 인덕터 또는 캐패시터가 필요하다는 것입니다.또한 실제로는 패시브 PFC가 역률 개선에 ^{[21][22][23][24][25]}덜 효과적입니다.

액티브 PFC

액티브 PFC는 파워 일렉트로닉스를 사용하여 부하에 의해 도출되는 전류의 파형을 변경하여 ^[26]역률을 개선하는 것입니다.액티브 PFC에는 벅, 부스트, 벅 부스트 및 동기 콘덴서가 있습니다.액티브 역률 보정은 1단계 또는 다단계일 수 있습니다.

스위치 모드 전원의 경우 브리지 정류기와 메인 입력 캐패시터 사이에 부스트 컨버터가 삽입된다.부스트 컨버터는 라인 전압과 항상 같은 주파수로 위상인 전류를 그리면서 출력에서 일정한 전압을 유지하려고 합니다.전원 장치 내부의 다른 스위치 모드 컨버터는 DC 버스에서 원하는 출력 전압을 생성합니다.이 방법에는 추가 반도체 스위치와 제어 전자 장치가 필요하지만 더 저렴하고 더 작은 패시브 부품이 허용됩니다.그것은 실제로 자주 사용된다.

3상 SMPS의 경우 Vienna 정류기 구성을 사용하여 역률을 대폭 개선할 수 있습니다.

패시브 PFC를 탑재한SMPS는 약 0.7~0.75, 액티브 PFC를 탑재한SMPS는 최대 0.99의 역률을 달성할 수 있지만 역률 보정이 없는SMPS의 역률은 약 0.55~0.^[27]65에 불과합니다.

입력전압의 범위가 매우 넓기 때문에 액티브 PFC를 탑재한 대부분의 전원장치는 약 100V(일본)~240V(유럽)의 AC전원으로 동작하도록 자동적으로 조정할 수 있습니다.이 기능은 노트북용 전원장치에서 특히 환영받는 기능입니다.

다이내믹 PFC

동적 역률 보정(DPFC)은 부하가 빠르게 변화하는 경우(예: 대규모 제조 현장에서) 전기 안정화에 사용됩니다.DPFC는 표준 역률 보정을 통해 ^[28]과보정 또는 과소보정이 발생할 때 유용합니다.DPFC는 반도체 스위치(일반적으로 사이리스터)를 사용하여 캐패시터 또는 인덕터를 빠르게 연결 및 분리하여 역률을 개선합니다.

유통 시스템의 중요성

역률이 1.0 미만일 경우 유틸리티는 실제 전력(와트)을 공급하기 위해 필요한 최소 전압암페어 이상을 생성해야 합니다.이로 인해 발전 및 전송 비용이 증가합니다.예를 들어 부하 역률이 0.7만큼 낮으면 겉보기 전력은 부하가 사용하는 실제 전력의 1.4배가 됩니다.회로의 라인 전류도 1.0 역률에서 필요한 전류의 1.4배이므로 회로의 손실은 2배가 됩니다(전류의 제곱에 비례하므로).또는 발전기, 도체, 변압기 및 개폐장치와 같은 시스템의 모든 구성요소는 여분의 전류를 전달하기 위해 크기(및 비용)를 증가시킬 것이다.역률이 단일성에 가까우면 변압기의 동일한 kVA 정격에 대해 더 많은 부하 전류를 ^[29]공급할 수 있습니다.

일반적으로 전력요금이 0.9~0.95를 밑돌고 있는 상업용 고객에게는 추가 비용이 부과됩니다.엔지니어는 부하의 역률에 대해 전력 전송 효율에 영향을 미치는 요인 중 하나로 관심을 갖는 경우가 많습니다.

에너지 비용 상승과 효율적인 전력 공급에 대한 우려로 인해 능동형 PFC는 가전제품에서 ^[30]더욱 보편화되었습니다.현재의^[31] 컴퓨터용 Energy Star 가이드라인에서는 PC 전원장치의 정격 출력 100%에서 0.9 이하의 역률을 요구합니다.인텔과 미국 환경보호청이 작성한 화이트 페이퍼에 의하면, 내장 전원 장치를 탑재한 PC는,^[32] ENERGY STAR 5.0 프로그램의 컴퓨터 요건을 만족시키기 위해서, 액티브한 역률 보정을 사용할 필요가 있습니다.

유럽에서는 EN 61000-3-2에 따라 역률 보정이 소비자 제품에 통합되어야 합니다.

가정과 같은 소규모 고객에게는 일반적으로 무효 전력 요금이 부과되지 않으므로 이러한 고객용 역률 계측 장비는 설치되지 않습니다.

측정 기술

단상회로(또는 균형잡힌 3상회로)의 역률은 와트 단위의 전력을 측정된 전압과 전류의 곱으로 나누는 와트계-전압계 방법으로 측정할 수 있습니다.평형 다상회로의 역률은 모든 상과 동일합니다.불균형 다상회로의 역률은 고유하게 정의되어 있지 않습니다.

기기의 가동부에 2개의 수직코일을 반송하는 전기동적형의 가동코일미터로 직접판독역률계를 만들 수 있다.계측기 필드는 회로 전류 흐름에 의해 통전됩니다.두 개의 가동 코일 A와 B는 회로 부하와 병렬로 연결됩니다.코일 A 중 하나는 저항을 통해, 두 번째 코일 B는 인덕터를 통해 연결되어 코일 B의 전류가 A의 전류에 대해 지연됩니다.단일 역률에서 A의 전류는 회로 전류와 위상이며, 코일 A는 최대 토크를 제공하여 계측기 포인터를 스케일의 1.0 마크 쪽으로 구동합니다.역률 0에서 코일 B의 전류는 회로 전류와 위상이며, 코일 B는 포인터를 0으로 구동하기 위한 토크를 제공한다.역률의 중간값에서는 2개의 코일에 의해 제공되는 토크가 가산되어 포인터가 중간위치를 ^[33]차지한다.

또 다른 전자기기는 편광 벤 ^[34]타입이다.이 계측기에서 고정 자기장 코일은 다상 모터와 같은 회전 자기장을 생성합니다.필드 코일은 다상 전압원에 직접 연결되거나 단상 적용의 경우 상 시프트 원자로에 연결됩니다.전압코일에 수직인 제2정전계코일은 회로의 한 위상 내에서 전류에 비례하는 전류를 흐른다.계측기의 이동 시스템은 전류 코일에 의해 자화된 2개의 베인으로 구성됩니다.동작 시에 이동 베인은 전압원과 전류원 사이의 전기적 각도에 상당하는 물리적 각도를 차지한다.이 유형의 계측기는 양방향 전류를 등록하여 역률 또는 위상각을 4 사분원 표시할 수 있습니다.

전압 파형과 전류 파형 사이의 시간 지연을 직접 측정하는 디지털 계측기가 있습니다.이 유형의 저가 계측기는 파형의 피크를 측정합니다.보다 정교한 버전은 기본 고조파의 피크만 측정하므로 왜곡된 파형에서 위상각을 보다 정확하게 읽을 수 있습니다.전압 및 전류 위상에서 역률을 계산하는 것은 두 파형이 모두 ^[35]사인파일 경우에만 정확합니다.

전력 품질 분석기라고도 하는 전력 품질 분석기는 전압 및 전류 파형(일반적으로 1상 또는 3상)을 디지털로 기록하고 실제 전력(와트), 겉보기 전력(VA) 역률, AC 전압, AC 전류, DC 전압, 주파수, IEC61000-3/3-12 고조파 측정기, IEC61000-3-12를 정확하게 계산합니다.1000-3-3/3-11 플리커 측정, 중성선이 없는 델타 애플리케이션의 개별 위상 전압, 총 고조파 왜곡, 개별 전압 또는 전류 고조파의 위상 및 진폭 ^[36][37]등

기억력

영어 파워 엔지니어링 학생들은 "ELI the ICE man" 또는 "ELI on ICE"를 기억해야 합니다. 즉, 전압 E는 인덕터 L의 전류 I를 유도합니다.전류 I는 콘덴서 C에서 전압 E를 유도합니다.

또 다른 일반적인 니모닉은 "CIVIL"입니다. 즉, 캐패시터(C)에서는 전류(I)가 전압(V)을 리드하고 인덕터(L)에서는 전압(V)이 전류(I)를 리드합니다.

레퍼런스

외부 링크

• 를 클릭합니다Harmonics and how they relate to power factor (PDF), U Texas.