전기기사 실기: 콘덴서 용량 계산 방법
전기기사 실기 시험에서 역률 개선을 위한 콘덴서 용량 계산은 중요한 부분입니다. 역률을 개선하면 전력 손실을 줄이고 시스템 효율을 높일 수 있습니다. 아래에서는 역률 개선을 위한 콘덴서 용량 계산 방법을 단계별로 설명하겠습니다.
1. 역률과 관련된 기본 개념
역률(, Power Factor)은 전력 시스템에서 유효전력(, Active Power)과 피상전력(, Apparent Power) 간의 비율을 나타내며, 다음과 같이 정의됩니다:
= /
여기서, 유효전력()은 실제로 일을 하는 전력이고, 피상전력()은 회로에서 전체적으로 공급되는 전력입니다. 역률이 낮을 경우, 무효전력(, Reactive Power)이 증가하여 전력 손실이 커지므로, 이를 개선하기 위해 콘덴서를 설치합니다.
2. 콘덴서 용량 계산 공식
역률 개선을 위한 콘덴서의 용량(, Capacitor’s Reactive Power)은 다음의 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:
= × (tan – tan)
여기서,
- : 필요한 콘덴서의 무효전력 [kVAR]
- : 유효전력 [kW]
- : 개선 전 역률에 대한 위상각 (cos = 개선 전 역률)
- : 개선 후 역률에 대한 위상각 (cos = 개선 후 역률)
이 공식은 유효전력과 개선 전후의 역률을 알고 있을 때, 필요한 콘덴서의 용량을 계산하는 데 사용됩니다.
3. 계산 예제
예를 들어, 1000 kW의 부하가 역률 0.7에서 0.9로 개선되고자 할 때, 필요한 콘덴서의 용량은 다음과 같이 계산됩니다:
- 개선 전 위상각 : cos = 0.7 ⇒ = cos-1(0.7)
- 개선 후 위상각 : cos = 0.9 ⇒ = cos-1(0.9)
- tan 및 tan 계산: tan = tan(cos-1(0.7)), tan = tan(cos-1(0.9))
- 콘덴서 용량 계산: = 1000 × (tan – tan)
계산기를 사용하여 각 값을 구하고 최종적으로 를 계산하면 됩니다.
4. 주의사항
계산 시 주의할 점은 다음과 같습니다:
- 전력의 단위를 일관되게 사용해야 합니다. 일반적으로 kW와 kVAR 단위를 사용합니다.
- 위상각 계산 시, 계산기의 각도 모드가 라디안이 아닌 도(degree)로 설정되어 있는지 확인해야 합니다.
- 실제 설계에서는 계산된 값보다 약간 더 큰 용량의 콘덴서를 선택하여 여유를 두는 것이 좋습니다.
더 자세한 설명과 예제는 아래 영상을 참고하시기 바랍니다.
위의 내용을 참고하여 전기기사 실기 시험에서 콘덴서 용량 계산 문제를 정확하게 해결하시길 바랍니다.