전압강하, 전압강하율, 전압변동, 전압변동률, 전력손실, 전력손실율

전압강하, 전압강하율, 전압변동, 전압변동률, 전력손실, 전력손실률에 대해 알아보겠습니다. 전기를 배우면서 비슷한 용어이기도 하지만 헷갈리는 경우가 많습니다. 이에 대해 하나씩 살펴보겠습니다.

전압강하 (Voltage Drop)

전압강하는 전기 회로에서 전압이 전달되는 동안 발생하는 전압의 손실을 나타냅니다. 간단하게 설명하면 전압강하는 전선의 내부 저항에 의해 발생하며, 전류가 전달되는 동안 저항으로 인해 전압이 감소합니다. 전압강하는 오옴의 법칙에 따라 다음과 같이 계산됩니다.

 

V = I * R

 

하지만 실제로는 저항(R) 뿐만 아니라 리액턴스(X) 성분에 의해서 전압강하 더 많이 일어납니다. 아래와 같은 R, X 회로를 기준으로 살펴보겠습니다. 

왼쪽이 송전전류, 송전전압, 오른쪽이 수전전류, 수전전압입니다. 중간에 저항과 리액턴스가 있습니다. 

 

이를 자세히 살펴보면 Vs (송전전압)은 Vr(수전전압)에 단순히 저항만을 고려하지 않고 리액턴스 성분까지 포함하여 유효, 무효성분의 임피던스 강하를 고려해야 합니다. 

3상 교류전원에서 전압 강하식은 다음과 같이 표현됩니다. 

 

전압강하 e = Vs - Vr =  I * (R*Cosθ + I * Sinθ) =  Vr * I * (R*Cosθ + I * Sinθ) / Vr= (PR + QX) / Vr

 

 

전압강하율 (Voltage Drop Percentage)

전압강하율(ε)은 전압강하의 크기를 기준 전압 (수전전압)으로 나눈 후 백분율로 표현한 값입니다. 이것은 수용가 기준 전압을 기준으로 송전선로에서 전압이 얼마만큼 떨어지지 않고 수용가에게 전달하는지 비율을 평가하는 데 중요한 지표 중 하나입니다. 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있습니다. 

 

 

전압변동률 (voltage regulation)

전압변동률은 전압 변동의 크기를 기준 전압으로 나눈 후 백분율로 표현한 값입니다. 구체적으로 설명하면 수전단 (또는 송전단) 기준으로 할 때, 무부하일 때의 전압에 대한 부하가 걸렸을 때의 전압에 대한 변동량을 표한한 방식입니다. 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있습니다. 

 

당연히 전압변동율이 낮으면 전압의 크기가 변하기 않아 안정적이라 할 수 있습니다. 

 

전력손실 (Power Loss)

전력손실은 전기 회로나 전력 시스템에서 발생하는 에너지 손실을 의미합니다. 이 손실은 주로 전선의 내부 저항에 의해 발생하며, 전류가 전달되면서 전선 내부에서 열로 소멸됩니다. 전력손실은 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있습니다

 

 

전력 손실은 전류의 제곱에 비례하며, 전선의 저항이 클수록 손실이 더 커집니다. 이러한 손실은 전력 시스템에서 전력 흐름에 따라 발생하며, 효율적인 전력 전달을 위해 최소화해야 합니다.

전력손실률 (Power Loss Percentage)

전력손실률은 전력 손실을 전체 출력으로 나눈 후 백분율로 표현한 값입니다. 이것은 전력 시스템의 효율성을 평가하는 데 사용됩니다. 전력 손실률은 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있습니다.

 

% Pl = Pl  /  Pr  * 100 [%]

 

전력 손실율은 전체 입력 전력 대비 전력 손실의 비율을 나타내므로, 이 값을 낮추는 것은 전력 시스템의 효율성을 향상하는 데 중요합니다. 효율적인 전력 시스템은 전력 손실을 최소화하고 더 많은 전력을 유용하게 사용할 수 있게 합니다.

 

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