교류 회로에서 전력이란 무엇인가?

AC 회로는 일반적으로 전력 분배 및 전력 송전 용도로 3상입니다. 단상 회로는 주로 가정용 공급 시스템에서 사용됩니다.

3상 AC 회로의 총 전력은 단상 전력의 세 배입니다.

따라서 3상 시스템의 단상 전력이 'P'라면, 완벽하게 균형 잡힌 3상 시스템의 총 전력은 3P가 됩니다.

하지만 3상 시스템이 정확히 균형이 맞지 않다면, 시스템의 총 전력은 개별 상의 전력 합계가 됩니다.

예를 들어, 3상 시스템에서 R 상의 전력이 PR이고, Y 상의 전력이 PY이고, B 상의 전력이 PB라면, 시스템의 총 전력은 다음과 같습니다.

이는 전력이 스칼라 양이기 때문에 간단한 스칼라 합입니다. 따라서 3상 전력을 계산하고 분석할 때 단상을 고려하는 것만으로 충분합니다.

다음 그림과 같이 네트워크 A가 네트워크 B와 전기적으로 연결되어 있다고 가정해봅시다:

단상 시스템의 전압 파형 식은 다음과 같습니다:

여기서 V는 파형의 진폭이며, ω는 파동의 전파 각속도입니다.

이제, 시스템의 전류가 i(t)이고, 이 전류가 전압과 φ 각도만큼 위상 차이가 있다고 가정해봅시다. 즉, 전류 파형은 전압에 대해 φ 라디안만큼 지연되어 전파됩니다. 전압과 전류 파형은 다음과 같이 그래픽으로 표현할 수 있습니다:

이 경우 전류 파형은 다음과 같이 표현할 수 있습니다:

즉시 전력의 식은 다음과 같습니다,

[여기서 Vrms와 Irms는 전압과 전류 파형의 RMS 값입니다]

이제, P를 시간에 대해 그래프로 나타내보겠습니다,

그래프에서 볼 수 있듯이, P는 음수 값이 없습니다. 따라서 0이 아닌 평균값을 가집니다. 이는 시스템 주파수의 두 배 주파수를 가진 사인파입니다. 이제 전력 방정식의 두 번째 항, 즉 Q를 그래프로 나타내 보겠습니다.

이것은 순수한 사인파이며, 평균값은 0입니다. 따라서 이러한 두 그래프에서 P는 AC 회로에서 실제로 네트워크 A에서 네트워크 B로 전송되는 전력의 구성 요소임을 알 수 있습니다. 이 전력은 네트워크 B에서 전기 에너지로 소비됩니다.

반면 Q는 실제로 네트워크 A에서 네트워크 B로 흐르지 않습니다. 대신 네트워크 A와 B 사이에서 진동합니다. 이것은 실제로 네트워크의 인덕터, 커패시터 등의 에너지 저장 요소로 흘러들어가고 나오는 전력의 구성 요소입니다.

여기서 P는 실제 또는 활성 전력이라고 알려져 있으며, Q는 허수 또는 반응 전력이라고 알려져 있습니다.