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과학

복소전력

복소전력과학
표현
S = P + jQ
유효전력
P, 단위 W
무효전력
Q, 단위 var
피상전력
|S|, 단위 VA
정현파 교류 회로의 유효전력과 무효전력을 하나의 복소수로 표현한 양. 실효값 페이저를 사용할 때 전압과 전류 켤레의 곱으로 정의한다.

정의

복소전력은 정현파 교류의 유효전력 P와 무효전력 Q를 S = P + jQ로 나타낸 것이다. j는 허수 단위이며, 실효값 전압 페이저 V와 전류 페이저 I를 사용하면 S = VI*로 쓴다. 별표는 복소켤레를 뜻한다. 복소전력의 크기 |S|는 피상전력이다.

전력 삼각형과 역률

정현파 조건에서 |S|² = P² + Q²이며, 전압과 전류의 위상 차를 φ라고 하면 P = |S|cosφ, Q = |S|sinφ다. 역률은 유효전력을 피상전력으로 나눈 값이다. 피상전력의 크기와 복소전력을 모두 S로 표시하는 자료도 있으므로 기호의 정의를 확인해야 한다.

여러 부하의 합성

여러 부하의 전체 복소전력은 각 부하의 복소전력을 더해 구한다. 따라서 유효전력은 유효전력끼리, 무효전력은 부호를 고려해 무효전력끼리 더한다. 총 피상전력은 합산한 P와 Q에서 다시 계산한다. 역률이 다른 부하들의 피상전력 크기를 무조건 산술적으로 더한 값과는 구별된다.

수동 부호 관례에서 유도성 부하의 무효전력은 양수, 용량성 부하는 음수로 나타낼 수 있다. 두 성분은 서로 일부 상쇄될 수 있다. 전원에서 공급하는 전력과 부하가 흡수하는 전력을 비교할 때는 같은 부호 기준을 사용하고, 포함된 손실도 따로 고려한다.

임피던스 합성과의 구별

두 임피던스 Z₁, Z₂의 병렬 등가값은 Z₁Z₂/(Z₁+Z₂)로 계산한다. 이 식은 같은 전압 아래에서 전류가 나뉘는 관계로부터 나온다. 전력 자체를 병렬 임피던스와 같은 식으로 합성하는 것은 아니다.

비정현파에서는 고조파와 왜곡 성분이 존재할 수 있으므로 정현파의 전력 삼각형과 cosφ만으로 모든 전력량을 설명할 수 없다.

참고 자료