저항만이 소비하는 교류전력

 

 

어떤 전기기구에 교류를 흘려서 사용할 경우, 전기기구에 흐르는 전류 전부가 유효하다고 생각하는 사람이 많으나, 반드시 그러한 것은 아니다.
직류의 경우는 흘린 전류가 전부 유효하게 작용하지만, 교류는 그렇지 못해 여러가지 어려움이 있다. 전기기구에 따라 다르기는 한, 10암페어의 교류전류를 흘려도 유효하게 작용하는 것은 7암페어 정도에 불과한 경우도 있다.
직류에 있어서 전력을 전압 V(V)와 전류 I(A)를 곱해서 P = VI(W)로 구할 수 있으나, 교류에서 이 공식은 일반적으로 성립되지 않는다. 교류에서 직류와 마찬가지로 전압과 전류의 곱이 전력이 되는 것은 전열기나 전구와 같이 순수하게 저항만의 부하(負荷)인 경우에 한한다. 이를테면 100볼트 6암페어의 전류가 흐르는 전열기는 정확히 600와트이다.
교류를 코일이나 콘덴서로 구성된 부하에 흘리면 전압과 전류 사이에 위상차(位相差)가 생기며, 교류의 전압과 전류는 주기적으로 변화하므로 각 시각에 있어서 전압과 전류의 순간치를 곱한 순간전력도 주기적으로 변화한다. 이 순간전력을 평균한 평균전력이 교류의 전력이 되는 것이다. 즉, 어떤 부하에 전압 V(V)를 가하면 전류 I(A)가 흐르고, 전류와 전압의 정현파형 사이에는 θ의 위상차가 있다고 하면, 교류의 전력 P는 P=VIcosθ(W)가 된다. cosθ란 삼각함수의 여현(Cosine)이다. 이 값은 위상차 θ가 0°일 때, cos0°=1로서 최대이며 θ=90°에서 제로가 된다. 여기서 전압과 전류의 곱 VI를 피상전력(皮相電力)이라 하고 cosθ를 역률이라고 한다. 즉, 역률이란 전압과 전류의 곱이 얼마만큼 전력으로 소비되었나 하는 비율(%)을 표시하는 것이다.
저항만의 부하일 때는 전압과 전류간의 위상차가 0°이므로 역률은 1이 되고 전력의 계산은 직류와 동일하게 P=VI(W)로 계산할 수 있는 것이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 저항만이 소비하는 교류전력