빅초이의 자본주의생존기

무효전력과 관련된 문제를 풀 때는 피상전력, 유효전력, 무효전력에 대해 알아야 한다. 

피상전력이란?

피상전력 (Apparent Power)이란 교류 전력 시스템에서 전압과 전류의 곱으로 나타나는 전체 전력을 의미한다고 한다. 피상전력은 유효전력과 무효전력을 포함하며, 이를 통해 전력 시스템의 전력 흐름을 이해할 수 있다.

유효전력과 무효전력

1. 유효전력 (Real Power, P):

• 실제로 유용한 일을 하는 전력. 즉, 실제로 소비되거나 생성되는 전력
• 단위는 와트(W).
• 전기 기기들이 실제로 소비하는 전력으로, 열, 빛, 운동 에너지 등으로 변환된다.

2. 무효전력 (Reactive Power, Q):

• 전력 시스템에서 에너지를 저장하고 방출하는 역할을 한다. 전자기장이나 전기장을 형성하는 데 사용되는 전력이며, 실제로 일을 수행하지 않지만 시스템의 전압과 전류를 유지하는 데 필요하다.
• 단위는 Var(Volt-Ampere Reactive).

피상전력을 구하는 공식

피상전력(S)은 전압과 전류의 복소수의 곱으로 구한다. 혹시 나처럼 복소수를 접한 지 오래되어 헷갈리는 사람들을 위해 간단히 짚고 넘어가자면,

전압 v = 5 +j2 처럼 실수부(5)와 허수부(j2)로 이루어진 수이다. 그렇다면 켤레 복소수란 무엇일까? 전류 i는 4 - j2로 허수부 앞에 음수 -가 붙어있는 것을 알 수 있는데, 허수부의 부호를 반대로 바꾼 복소수를 켤레 복소수라고 한다.

피상전력을 다음과 같이 표기하기도 하는데,

여기서,

• S는 피상전력 (단위: VA, Volt-Ampere)
• P는 유효전력 (단위: W, Watt)
• Q는 무효전력 (단위: Var, Volt-Ampere Reactive)

계산해 보기

복소수의 곱은 분배법칙으로 계산하면 된다. 그런데 두 번째 줄에 보면 j2와 j2가 곱해진 값이 아래줄에서 -4가 되는 것을 볼 수 있는데, 복소수에서 허수의 제곱은 -1이 성립된다. 이유까지 파고들면 너무 복잡하니 외우는 것이 좋을 거 같다. 궁금한 분은 검색해서 알아보시길...

어찌 됐든 피상전력 S = 16 + j18 [VA]에서 16이 유효전력, j18 부분이 무효전력을 나타낸다. 그러므로 무효전력 Var은 18이다.