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공조냉동기계기사 시운전 및 안전관리 · 교류 전력과 역률

AC Power and Power Factor

교류에서 전압과 전류 사이에 위상차 θ 가 있으면, 실제로 일을 하는 유효전력 P = VI cosθ, 오가기만 하는 무효전력 Q = VI sinθ, 둘을 합친 피상전력 S = VI 가 직각삼각형을 이룬다. 역률 cosθ = P/S 가 낮으면 같은 일을 하는 데 전류가 더 흘러 선로 손실이 커지므로, 콘덴서를 달아 유도성 무효전력을 줄인다. 역률을 cosθ1 에서 cosθ2 로 올리는 콘덴서 용량은 Qc = P(tanθ1 − tanθ2) 다. 그림은 피상전력을 100 kVA 로 둔 전력 삼각형이고, 역률 슬라이더를 올리면 Q 가 줄며, 녹색 점선은 역률 0.95 로 올린 뒤의 빗변과 그때 필요한 Qc 를 그린다.

세 전력이 이루는 삼각형

콘덴서는 유도성 무효전력을 상쇄해 역률을 올리지만, 너무 많이 달면 진상(과보상)이 되어 전압이 오르는 문제가 생긴다. 그래서 콘덴서 용량은 목표 역률까지만 맞추고, 부하가 줄어드는 밤에는 일부를 떼어 내기도 한다.

👀 세 변
①P 유효전력: 가로(kW)
②Q 무효전력: 세로(kvar)
③S 피상전력: 빗변(kVA)
④역률 = P/S = cosθ

역률을 바꿔 삼각형 보기

0.8
💡 지금 삼각형
①역률 0.80
②P = 80.0 kW, Q = 60.0 kvar, S = 100 kVA
③콘덴서 Qc = P(tanθ1 − tanθ2) 만큼 Q 를 줄인다
④역률 0.95 로 올리는 콘덴서 Qc = 33.7 kvar

세 식

단상 전력
P = VI cos θ, Q = VI sin θ, S = VI
θ 는 전압과 전류의 위상차
역률
역률 = PS = cos θ
1 에 가까울수록 같은 S 에서 P 가 크다

시험 포인트와 기출 유형

🎯 시험 포인트
①유효 · 무효 · 피상전력, 역률 개선
②P=VI cosθ
③역률 = P/S
④역률 개선 콘덴서 Qc = P(tanθ1 − tanθ2)
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 역률 0.8, S = 100 kVA 이면 P 는? (답: 80 kW)
②[기출유형] 역률 개선의 수단은? (답: 콘덴서로 무효전력을 줄인다)
③[기출유형] 피상전력 식은? (답: S = VI)
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