kW는 실제 작업을 수행하기 위해 부하가 소비하는 유효 전력의 단위입니다. 시스템에서 끌어온 실제 전력은 유효 전력 또는 평균 전력이라고도 합니다. kVA는 전기 장비의 기능을 위해 공급원에서 끌어온 피상 전력입니다. 전기 장비는 자화 전류 요구 사항을 충족하기 위해 무효 전력을 끌어옵니다.
피상 전력의 개념을 이해하려면 먼저 무효 전력의 개념을 이해해야 합니다. 자기 원리에 따라 작동하는 장비는 항상 kVAr로 알려진 무효 전력을 끌어옵니다. kVAr은 장비에서 소비되지 않지만 시스템에 저장되는 전력입니다.
인덕터, 커패시터와 같은 무효 소자와 다이오드, 바이폴라 접합 트랜지스터, MOSFET, IGBT 등과 같은 비선형 부하와 같은 무효 소자는 공급 소스에서 무효 전류를 끌어옵니다. 이러한 전기 부품은 무효 전력(kVAr)을 소비하지만 일부 소소한 유효 전력을 제외하고는 실제 전력을 소비하지 않습니다. 따라서 인덕터, 커패시터 및 비선형 부하는 전원에서 무효 전력(kVAr)을 끌어옵니다.
인덕터가 교류 전원에 연결되면 전류를 끌어오므로 전압이 90도 지연됩니다. 인덕터가 끌어오는 유효 전력은 0입니다. 인덕터는 열 손실 형태의 매우 미미한 유효 전력을 제외하고 무효 전력(kVAr)만 소비합니다.
인덕터와 마찬가지로 커패시터가 교류 전원에 연결되면 전류를 끌어와 전압을 90도 리드합니다. 커패시터가 끌어오는 유효 전력은 0입니다. 커패시터는 열 손실 형태의 매우 미미한 유효 전력을 제외하고 무효 전력(kVAr)만 소비합니다.
무효 구성 요소인 인덕터와 커패시터는 시스템에서 실제 또는 유효 전력을 끌어오지 않습니다. 그러나 이러한 회로 구성 요소는 무효 전력(kVAr) 요구 사항을 충족하기 위해 시스템에서 전류를 끌어옵니다. 따라서 공급 소스에서 끌어온 총 전류는 활성 전류와 무효 전류의 벡터 합입니다.
전력 삼각형 다이어그램을 통해 전력 유효 전력(kW), 무효 전력(kVAr) 및 피상 전력(kVA)의 세 가지 유형의 개념을 잘 이해할 수 있습니다.
위의 파워 트라이앵글에서,
kW, kVAr 및 kVA의 관계는 다음과 같습니다.
,
kVA – 피상 전력
kW – 유효 전력
kVAr – 무효 전력
kW, kVAr 및 kVA의 관계는 다음과 같습니다.
끌어온 무효 전류가 0이면 피상 전력은 실제 또는 유효 전력과 같습니다. 저항 부하의 경우 무효 전류는 0이고 실제 전력과 피상 전력은 동일합니다.
유도성 및 용량성 부하의 경우 피상 전력(kVA)은 항상 유효 전력보다 큽니다. 피상 전력은 동일한 유효 전력으로 무효 전력이 증가함에 따라 증가합니다. 역률은 무효 전력이 증가함에 따라 낮아집니다.
1. KVA와 KW의 관계
단상 및 3상 AC 회로에 대한 KVA와 KW의 관계는 다음과 같습니다.
1) 단상 회로 - kVA 및 kW
피상 전력과 유효 전력의 관계는 다음과 같습니다.
CosΦ는 역률입니다.
역률은 저항 부하에 대한 단일성이므로 kVA는 kW와 같습니다.
인덕터와 커패시터 전류는 각각 90도씩 전압을 지연시키고 선행합니다. 단상 회로의 경우 인덕터가 끌어오는 유효 전력은 다음과 같습니다.
따라서 순수 인덕터가 끌어오는 유효 전력은 0입니다. 단상 회로의 경우 인덕터에 의해 끌어오는 무효 전력은 다음과 같습니다.
따라서 순수 인덕터는 무효 전력만 소비합니다. 비슷한 경우는 커패시터이며 유효 전력을 0으로 소비하고 무효 전력만 끌어옵니다.
2) 삼상 회로 - kW 및 kVA
3상 회로의 경우 위상 전압은 라인 전압의 약 58%입니다.
3상 회로의 유효 전력(P)은 다음과 같습니다.
,
V = 라인 대 라인 전압
I = 라인 전류
3상 회로의 무효 전력(Q)은 다음과 같습니다.
3상 회로의 피상 전력(S)은 다음과 같습니다.
S는 피상 전력입니다.
전기 장비는 항상 장비 기능을 위한 무효 전력과 유용한 작업을 제공하기 위한 유효 전력을 끌어옵니다. 일부 전기 장비 정격은 피상 전력(kVA)으로 지정됩니다.
제조업체는 사용자가 장비를 작동할 역률을 모르기 때문에 변압기 및 교류 발전기 정격을 kVA로 지정합니다.
2. KVA와 KW 계산 예시
1) kW에서 kVA로 계산 공식
KW에서 KVA로의 변환 공식은 다음과 같습니다.
- KW- 실제 전력 또는 유효 전력
- KVA – 피상 전력
- PF – 역률
2) kVA에서 kW로 계산 공식
KW에서 KVA로의 변환 공식은 다음과 같습니다.
- KW- 실제 전력 또는 유효 전력
- KVA – 피상 전력
- PF – 역률
3) kW 및 kVA 계산 예시
평형 3상 부하는 0.90의 역률에서 100KW 전력을 끌어옵니다. 시스템 라인 간 전압은 440볼트(RMS)입니다. 하중에 의해 끌어오는 피상 전력은 얼마입니까?
라인 전류 IL
시스템의 역률이 0.995로 개선되면 kVA와 라인 전류는 얼마입니까?
라인 전류 IL 다음과 같음
따라서 kVA 및 라인 전류는 역률이 향상됨에 따라 감소하고 kVA와 kW는 부하 역률에 따라 달라집니다.
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