무효전력이란? 어디서 발생하는가?

무효전력이란 무엇이며 어디서 발생하는지 알아보자

피상 전력, 유효전력, 무효전력 이란 무엇인가?

직류에서는 그냥 전력 하나만 있는데? 교류에서는 이 3가지 전력이 존재하지요! 전력(소비전력)=전압 ×전류 ×역률이지요!! 여기서 전압은 피 상전 압, 유효 전압, 무효 전압이라 하지 않지요 그냥 전압이라 하지요 그래서 전압은 피상, 유효, 무효 전부 똑같으니깐! 전류만 알아보지요 전압에다 어떤 종류의 전류를 곱해서 피상 전력이 되고, 유효전력이 되고, 무효전력이 되지요? 그래서 부하에 흐르는 전류가 어떤 종류의 전류인가를 알면 무슨 전력인지를 알 수 있지요?? 그래서 어떤 종류의 전류가 있는지 한번 알아보지요???

피 상전류란?

이전류는 부하에 흐르는 전류이지요 그래서 부하 전류라고 하지요 그래서 어떤 부하에 전압이 걸리면 전류가 흐르겠지요 그전류를 전류계로 잰전류이지요.

유효 전류란?

이전류는 부하에서 진짜로 소비된 전류이지요 부하에 전류가 흐른다고 전부다 소비되지 않지요 그래서 무효 전류가 존재하고 여기서 역률이 나온 것입니다.

무효 전류란?

이 전류는 부하에 전류는 흐르는데 소비가 안된 전류이지요 부하에 전류가 분명히 흐르는데 소비가 안된 전류라니 말이 안 되지요?? 그래서 상상 속의 전류이지요!! 바로 이무효 전류 때문에 역률이 생겨난 것입니다. 어떤 부하에 전류는 흐르는데 이전류가 도대체 유효인지 무효인지 알 수 없지요?? 부하에 전류는 분명히 흐르는데 말이지요? 그렇다고 뭐!! 무효 전류계, 유효 전류계라는 전류계도 들어본 적도 없고 본 적도 없지요? 그냥 전류계는 많이 있지요. 유효 전류?, 무효 전류? 를 무엇으로 구분할 수 있을까? 판단의 기준은 무엇인가? 무엇으로 판별할 수 있는가? 그것은 바로 소비전력이지요 부하에 소비되는 전력으로 유효 전류, 무효 전류,를 판단하는 것이지요 부하에 소비전력을 재서 거기에 걸린 전압으로 나누면 그 전류가 유효 전류이지요 즉 계산으로만 구할 수 있지요 그러니까 단순히 생각하면 소비 전력계에 걸리는 전류는 유효 전류이고 안 걸리는 전류는 무효 전류이지요! 그럼 어떻게 구하나 오직 계산으로만 피타고라스 정리로 구하지요. 그래서 유효 전류만, 무효 전류만, 따로 이 세상의 어떠한 측정기로 절대 잴 수가 없습니다, 요즘 첨단과학이 발달하여 태아의 성별도 초음파로 즉시 구분 지을 수 있지요 그러나 인류가 교류발전기를 발명하고 또한 교류 모터를 발명하여 사용하는 현재까지도 유효, 무효 전류를 따로 잴 수 있는 전류계는 아직 만들지 못했습니다. 뭐 초음파든, 레이제 광선이든, X레이든 지구 상의 어떤 물질로도 무엇으로도 유효 전류, 무효 전류만 따로 잴대 잴 수 없습니다. 그래서 오직 수식 계산으로 만 구할 수 있습니다. 그래서 전류계로 잰 이 세상의 모든 전류는 피 상전류이지요!! 만약 만든다면 노벨 물리학상을 받겠지요. 또한 특허를 내고 만들어서 팔면 돈을 아주 많이 벌겠지요?? 그래서 전기라는 학문은 어떤 자연 물리 현상을 실험에 의해서 이론을 정립시켜서 발전한 것이지요! 그럼 여기서 피 상전류, 유효 전류, 무효 전류에 대한 실험을 한번 해보지요!! 준비물 교류 전압계 1개, 교류 전류계 1개 교류 소비 전력계 1개, 전열기 220 [V]에 10 [A] 짜리1개 철심에 코일을 감은 부하 즉 220 [V]에 10 [A]를 흘릴 수 있는 부하 (예 코일식 안정기) 1개, 콘덴서 220 [V]10 [A] 짜리 1개 계산기 1개 A4용지 1장 연필 1자루 지우개 1개 자!!! 그럼 이제 슬슬 실험을 시작해보지요?

실험 1)

전열기에 전압을 걸고 전압을 재면 전압 220 [V] 전류 10 [A] 소비전력 2,200 [W]가 나오지요 여기서 피상 전력은 2,200 [VA] 소비전력은 2,200 [W] 나오지요 그럼 여기서 유효 전류는 2,200 [W]÷220 [V]= 10 [A]이지요 피상 전류하고 유효 전류하고 똑같지요 그러니까 10 [A]라는 피 상전류가 전부 소비 전력계에 걸린 것이지요!! 왜?? 저항 부하 이니까요? 그래서 유효 전류라 하지요.

실험 2)

철심에 코일을 감은 부하에 전압을 걸고 (직류전압은 안되고 교류전압만 됨) 전압을 재면 전압 220 [V]) 전류 10 [A]. 소비전력은 1,100 [W] 나오지요 참 이상하지요?? 소비전력이 2,200 [W]가 나와야 하는데 말이지요?? 분명히 10 [A]가 흘렀는데 말이지요? 바로 여기서 무효 전류가 발생한 것이지요 소비 전력계에 안 걸리는 어떤 전류가 발생한 것이지요 그럼 유효 전류는 1,100 [W]÷220 [V] 하면 5 [A] 나오지요 그럼 여기서 무효 전류는 10－5=5 [A] 일 것 같지요?? 무효 전류는 대수적으로 빼는 것이 아닙니다. 피타고라스 정리로만 구하지요 그래서 (피 상전류 ×피 상전류)－(유효 전류 ×유효 전류)에 다 루트를 씌우면 8.66 [A]가 나오지요 그래서 무효전력은 220 ×8.66 [A]=1.905 [VAR]이지요 그래서 역률이 여기서 나온 것입니다, 역률=유효전력÷피상 전력이지요 1,100÷2,200=0.5 % 하면 50 [%] 나오지요. 그래서 이 무효 전류 8.66 [A]를 늦은 무효 전류라고 하지요 왜??? 코일 부하에서 발생하므로 늦은 무효 전류라고 합니다.

실험 3)

콘덴서에 전압을 걸고 (직류전압은 안되고 교류전압만 됨) 전압을 재면 전압 220 [V]) 전류 10 [A]. 소비전력은 0 [W] 나오지요 참 이상하지요?? 분명히 전압 220 [V], 전류 10 [A]가 나오는데 소비전력은 0 [W] 라니!! 귀신이 곡할 노릇이지요!!! 그럼 10 [A] 전류는 다 어디로 사라진 것일까?? 땅속으로 꺼진 걸까? 하늘로 날아간 것일까? 실 험2)처럼 뭐 조금이라도 나오면 그냥 그러려니 넘아갈 텐데 말이지요!! 어디로 사라진 것이 아니라 소비 전력계에 하나도 안 걸린 것이지요 그래서 이 콘덴서에 흐르는 10 [A] 전류는 100 [%] 무효 전류라고 합니다. 왜?? 소비 전력계에 걸린 게 하나도 없으니까요 즉 ▶ 소비가 전혀 되지 않았으니까요??? 그래서 앞선 무효 전류라고 하며 역률개선용으로 사용하는 것입니다. 만약 조금이라도 소비전력이 있으면 역률개선용으로 사용을 못하겠지요! 왜?? 콘덴서를 달아서 오히려 소비전력이 늘면 전기요금이 증가하겠지요? 그래서 역률개선용으로 사용할 수 있는 것입니다.

실험1

그래서 아래와 같이 실제 부하로 실험한 것을 사진으로 올렸습니다. 참고하십시오 전압 217 [V] 피 상전류 6.171 [A] 이거 곱하면 1,339 [W] 나와야 하나 무효 전류는(상상의 전류) 소비 전력계에 걸리지 않아서 소비 전력계에 걸리는 전류 비율 역률을 0.485 곱해서 650.6 [W] 유효전력이 나온 것입니다. 결국은 소비 전력계에 안 걸리는 무효 전류가 증명된 것이지요? 그러면 여기서 유효 전류는 650.6 [W]÷217 [V]=2.99 [A] 그러면 무효 전류는? 무효 전류=[피 상전류(6.17 ×6.17) - 유효 전류(2.99 ×2.99)]에다 루트 씌우면 = 5.397 [A] 여기서 전압이 걸려 있으니까 무효전력은 217 [V] ×5.397 [A]=1,171 [VAR]이지요.

실험2

전압 217 [V] 피 상전류 3.084 [A] 역률 97.2 [%] 여기서 역률을 48.5 [%]에서 97.2 [%] 개선하니깐 피 상전류가 6.171 [A]에서 3.084 [A]로 줄지요. 그럼 여기서 역률이 개선됐다고 소비전력이 줄진 않지요?