선도 대 지연 전력 인자 | 위상 차이 설명

선도 전력 인자와 지연 전력 인자는 AC 전기 시스템에서 전력 인자와 관련된 두 가지 주요 개념입니다. 주요 차이점은 전류와 전압 사이의 위상 관계에 있습니다: 선도 전력 인자에서는 전류가 전압보다 앞서고, 지연 전력 인자에서는 전류가 전압보다 뒤집니다. 이러한 행동은 회로 내부의 부하 특성에 따라 달라집니다.

전력 인자가 무엇인가?

전력 인자는 AC 전기 시스템에서 중요한 무차원 매개변수로, 단상 및 삼상 회로 모두에 적용됩니다. 이는 실제(또는 실) 전력과 겉보기 전력의 비율로 정의됩니다.

DC 회로에서는 전압과 전류 측정값을 곱하여 전력을 직접 결정할 수 있습니다. 그러나 AC 회로에서는 이러한 곱셈이 겉보기 전력을 생성하며, 실제로 소비되는 전력은 아닙니다. 이는 공급되는 총 전력(겉보기 전력)이 완전히 활용되지 않으며, 유용한 작업을 수행하는 부분을 실제 전력이라고 합니다.

간단히 말해, 전력 인자는 전압(V)과 전류(I) 사이의 위상 각의 코사인 값입니다. AC 회로에서 선형 부하의 경우, 전력 인자는 -1에서 1까지 범위를 가집니다. 1에 가까운 값일수록 더 효율적이고 안정적인 시스템을 나타냅니다.

선도 전력 인자의 정의

회로에 용량 부하가 존재할 때 선도 전력 인자가 발생합니다. 순수한 용량 부하 또는 저항-용량(RC) 부하에서는 전류가 공급 전압보다 앞서므로, 선도 전력 인자를 형성합니다.

전력 인자가 실제 전력과 겉보기 전력의 비율이며, 사인파 형태의 경우에는 전압과 전류 사이의 위상 각의 코사인 값이므로, 선도 전류는 양의 위상 각을 생성하여 선도 전력 인자를 만듭니다.

위 그림에서 볼 수 있듯이, 전류 $I$는 전압 $V$보다 위상적으로 먼저 시간 축을 통과합니다. 이를 선도 전력 인자라고 합니다. 아래 그림은 선도 전력 인자의 전력 삼각형을 보여줍니다.

지연 전력 인자의 정의

AC 회로에서 지연 전력 인자는 부하가 유도 특성을 가질 때 발생합니다. 순수한 유도 부하 또는 저항-유도 부하가 있는 경우, 전압과 전류 사이에 위상 차이가 있어 전류가 전압보다 뒤집니다. 결과적으로 이러한 회로의 전력 인자는 지연 전력 인자라고 합니다.

순수한 유도 부하를 통과하는 공급 전압과 전류의 파형을 고려해보세요:

여기서, 전류는 전압보다 위상적으로 늦게 시간 축의 제로점을 통과하여 지연 전력 인자를 형성합니다. 아래는 지연 전력 인자의 전력 삼각형입니다:

결론

위의 논의에서, 이상적으로는 전압과 전류가 동위상으로 가정되며, 이들 사이의 위상 각은 0°입니다. 그러나 실제로는 위상 차이가 존재하며, 이는 회로의 전력 인자로 표현됩니다.