2. 무효전력의 역할

2. 무효전력의 역할






무효전력은 어떤 역할을 할까?
- 한마디로 유효전력의 전달을 매개하는 역할을 한다고 할 수 있다.
유효전력 전달의 매개체


다음과 같은 상황을 봐보자.

물위에 배가 떠있고 육지의 말에 밧줄이 연결되어있다.
배를 L방향으로 움직이고 싶다.

말이 앞쪽으로 움직임에 따라 빨간 화살표 방향으로 힘이 생긴다.
가고 싶은 방향인 L방향과 같은 방향의 빨간 화살표가 유효한 힘이지만
위쪽으로 향하는 빨간 화살표의 힘 역시 배를 옮기기 위해서는 없어서는 안 되는 힘이다.

무효전력 역할

여기에서 L 방향과 같은 방향의 빨간 화살표를 Active Power(유효전력),
위쪽으로 향하는 빨간 화살표를 Reactive Power(무효전력) 이라 보면 된다.
Reactive Power(무효전력) 역시 원하는 일을 해주기 위해 없어서는 안 되는 힘이다.

이렇게 L방향과 같은 힘만 필요한, Active Power(유효전력)만 필요한 경우는 순저항만 달려있는
순저항 부하의 전력계통인 경우이다.



만약에 발전기에서 만들어진 전력이 모두 Active Power(유효전력)이라면?
예를 들면 모터의 경우 고정자와 회전자 사이에 공극(비어있는 공간)이 존재한다.
이 모터의 회전을 위해서는 '자기장'이 필요하다. 유효전력만 존재한다면 모터 운전이 불가하다.
(저항만 있는 형광등이나 전기히터 같은 것만 운전이 가능하게 된다.)

변압기와 모터에서는 자기장이 필요하다. 이런 자기장이 '무효전력'과 관계가 있다.

변압기를 보면 1차측과 2차측이 나눠져있다.
서로 분리되어있지만 전력이 1차측에서 2차측으로 전달될 수 있는 건 '자기장'이 있기 때문이다.

모터를 보면 고정자와 회전자 사이에 공극(비어있는 공간)이 존재한다.
공극에 의해 분리되어 있지만 전기의 유효한 전력이 고정자로 들어왔을 때
이 힘을 회전자로 전달시켜 회전자를 기계적으로 회전시킬 수 있는 것도
'자기장'이 있기 때문이다.




'자기장'을 만드는건 무효분 전류 이다.

전류는 유효분 전류 와 무효분 전류를 가진다.
여기에서 무효분 전류 Isinθ가 '자기장'을 만들게 된다.


그러므로 발전기에서 무효전력을 생성해내는 것은 필수이다.
부하를 동작시키기 위해서는 P(무효전력),Q(무효전력) 모두가 필요하다.
그러나 일반적인 발전기에서 만들어지는 Q(무효전력)은 적다.
발전기에서 만들 수 있는 의도적으로 무효전력의 양을 늘릴 수는 있지만 그렇게 하기 위해서는 발전기가 커지고 비용이 많이 들어가므로 비효율적이다.
그러므로 조상기, 무효전력 보상장치를 이용하여 무효전력을 조절하게 된다.

(조상기 : 무효 전력을 흡수하여 전류의 위상을 조절함으로써 전력 계통의 역률을 높이고 전압 손실을 줄이는 역할을 하는 설비)