진상콘덴서의 용도 및 역할

진상콘덴서의 용도 및 역할

 

진상콘덴서의 용도 및 역할

1. 진상콘덴서는 역률이 좋지 않을 때 설치합니다.

즉, 역률이 나쁘다는 것은 전압과 전류의 위상이 어긋나서,

보내는 측의 전력을 100% 활용하지 못하는 경우를 말합니다.

2. 대부분의 이유는 유도성 부하인 모터 때문입니다.

이 경우 전압이 전류를 앞서게 되므로,

모터의 반대 성질을 갖는 콘덴서를 부착하여 위상보상을 통해 역률을 높입니다.

3. 그러나 순수 저항성 부하에 진상 콘덴서를 사용하면 역률이 더 나빠집니다.

대표적으로 일반전등, 백열전구, 할로겐램프 등

4. 굳이 설명을 하자면, 세탁기 모터가 돌아갈 때는 0.96에서 0.65정도로 떨어집니다.

이때 세탁기 모터가 돌아갈 때만 콘덴서가 연결되도록 판넬로 만들어야 합니다.

결론, 동력 사용시 역률 개선용으로 사용합니다. (또는 깜박임 등의 이유)

5. 간혹, 전등라인에 잔상이 생기면, 잔상제거용으로 단상 콘덴서를 설치하기도 하지만,

일반적으로 역률이 0.94이상이면 콘덴서를 설치할 필요가 없습니다.

6. 일반주택(가정집)에는 콘덴서 설치를 하지 않습니다.

기본적으로 역률이 0.95이상 되며, 전기요금이 유효전력으로 산출되기 때문에

역률을 아무리 개선해봐야 전기요금이 줄어들지는 않습니다.

 

진상콘덴서의 설치

 

진상콘덴서는 코일등의 L 성분에 의해 발생하는 무효분의 전력을 없애주기 위해

설치하는 것이고, 그 용량은 무효전력을 얼마정도 없애주는지에 따라 달라집니다.

너무 큰 용량을 설치하여 기기의 무효전력보다 더 큰 용량의 콘덴서를 설치하면

오히려 콘덴서에 의한 무효전력이 발생하게 됩니다.

일반적으로 진상콘덴서의 용량은 수전설비 용량의 5%로 계산합니다.

이 경우 진상 및 지상 역률을 꼭 확인해야 합니다. (요금고지서 필히 참조할 것)

 

진상과 지상의 차이

 

진상전류(Leading current)

전압보다 위상이 앞서고 있는 전류이다.

교류회로에서 정전용량을(콘덴서) 부하로 하여 접속한 경우 가해진 전압 v의 파형에 대해서

전류는 90' 앞서 흐른다.

역률 개선을 위해 정전 용량(콘덴서)을 사용하여 진상 전류를 흘린다.

 

지상전류(Lagging current)

교류 전류를 인덕턴스에 흘리면 전압과 전류의 위상 관계가 90' 벗어나서 전류가 전압에 대하여

늦어진다.

교류회로에서는 진상 지상 모두 전압을 기준으로 전류의 파형이 전압보다 앞서냐 뒤쳐지나를

나타내는 말이다.

저항(R) 회로에서는 전압과 전류의 위상이 정확하게 일치한다.

즉 커패시터(C)에서는 전류가 전압보다 90도 앞선다.

즉 커패시터는 90도 진상회로 이다.

인덕터(L)에서는 반대로 전류가 전압보다 90' 뒤쳐진다.

즉 인덕터는 90도 지상회로이다.

그러면 커패시터(C)와 인덕터(L)이 섞여 있는 회로에서는...

전압보다 전류가 앞서는 진상회로이다.

하지만 저항(R)이 같이 있을경우 저항이 상의 차이를 줄이는 역할을 한다.

저항이 클수록 상의 차이가 줄어든다.

즉 전류와 전압의 상 차이는 각 소자의 크기에 따라 다르다.

결론은 R, L, C 가 모두 포함된 회로에서는 L과 C 중 더 강한쪽에 따라 진상회로 이나

지상회로 이냐가 결정된다.

만약 C 가 크면 콘덴서,용량성 회로가 되는 경우이다.

만약 L 이 크면 코일, 유도성 회로가 되는 경우이다.

 

 

진상콘덴서의 설치주의

한전에서 보내는 일정 전력이 있는데,

사용자 입장에서 순간 최대전력이 일정 전력을 넘어가면, 전류의 상이 뒤 처지게 된다고 표현합니다. 전력이 부족해지는 현상과 비슷한 것입니다. 이 현상을 방지하기 위해 만든 것이 진상콘덴서이며, 상을 전진시키는 콘덴서라는 뜻입니다.

참고로, 진상콘덴서는 항상 충전되어 있어야 하며, 자가 방전이 되기도 합니다.

그래서 진상콘덴서가 연결되어 있으면, 전기를 사용하지 않아도 계량기가 돌아가는 현상이 발생됩니다. 진상콘덴서를 24시간 사용하면, 지상역률이 거의 70% 아래로 떨어지고 그에 대한 요금이 부과됩니다. 반대로 진상콘덴서를 사용하지 않으면, 주간에 전력을 사용할 때 역률이 엉망이 되어 요금이 부과됩니다. 역률이 50%일 경우 전류는 2배로 흐릅니다.

 

진상콘덴서 설치 장점

1. 변압기 동손 감소

2. 선로 손실 경감

3. 공급 설비용량의 여유도 증가

4. 전압강하, 전압변동률 개선

5. 전력요금 경감 (부하의 역률 개선)

 

진상콘덴서 설치 단점

1. 3고조파 및 5고조파 발생

2. 패란티 현상 발생 (송전단 보다 수전단 전압이 높아짐)

3. 이상전압 발생 (기기회로에 이상현상 발생)

 

한전의 전기요금 제도

공장의 경우는 모터와 같은 유도성 부하를 많이 사용함으로

한전측에서는 요금을 추가 징수합니다.

유도성 부하인 발전기의 효율이 떨어지므로 낭비가 됩니다.

그래서 강제수단으로 85%이상의 역율을 요구하고,

그 이하가 될 때는 추가요금을 징수하고 있고,

반대로 90%이상을 유지하는 공장에 대해서는 전기요금을 깍아주는 제도입니다.