안녕하세요 행복한집 입니다.
이번 글은 소비전력과 전류에 대해서 알아보는 시간입니다.
집에서 사용하고있는 믹서기의 소비전력입니다.
소비전력(W) = 전류 (A) * 전압(V) 의 공식으로 구합니다.
가정집에선 전압이 220볼트로 고정되어 있으니
소비전력과 전류는 비례한다고 볼수 있습니다.
소비전력과 전류를 쉽게 설명하자면
전류는 도로폭이고 (2차선, 4차선) 소비전력은 자동차 통행량과 같습니다.
그래서 소비의 주체인 가전제품은 와트(W)가 표기됩니다.
전선, 차단기, 콘센트등 통로의 역활을 하는 제품은 암페아(A)가 표기됩니다.
통행량에 걸맞는 도로가 필요하듯이
소비전력에 맞는 전류가 필요합니다.
다시 처음으로 돌아가서
집에서 사용하고 있는 믹서기는 1,000W 제품입니다.
이 제품은 1,000/220 = 4.55A의 전류가 필요합니다.
만약 통로가 4.55A가 안된다면 과부하가 걸려
전선에 열이 발생하고, 화재로 이어질수 있습니다.
추가적으로 콘센트의 전류는 16A입니다.
멀티탭에 많이 꽃아서 사용하면 불난다는 말 들어보셧죠?
소비전력이 낮은 제품이야 멀티탭으로 생각안하고 사용하셔도 되지만
소비전력이 큰 믹서기, 세탁기, 인덕션등은
콘센트에 여러개를 동시에 가동하면 위험합니다.
특히 요즘 나오는 인덕션은 3000W가 넘는 제품도 많이 있습니다.
계산상 전류는 콘센트 전류보다 낮으나
현실은 최대 전류의 60~80% 사용을 권장하니
사실상 콘센트에 꽃아서 쓰면 안되는 제품들입니다.
이런경우 콘센트를 거치지 않고 배선에 바로 연결해서 사용됩니다.
[전기 기초 수학] P=VI , V=IR 전력 전류 저항 전압 - 정리와 계산이해
- 2020.07.18 21:26
- 전기 이론과 실습
[전기 기초 수학] P=VI , V=IR 전력 전류 저항 전압 계산 공식
전기에 관련한 공식중 가장 기본이되고 꼭 알아야 하지만 뭔가 햇갈리는 이걸 어떻게 접목하는거지?
이런생각도 드는게 전력(P), 전류(I), 전압(V), 저항(R) 을 계산하는 방법입니다.
1. 우선 전력은 무었일까?
전력(P) 쉽게 전기힘(Power)겠죠?
W(와트)라는 단위를 붙입니다.
전자기기에 보면 200W, 3000W같이 사용전력이 써있습니다.
2. 전류(I)는 전기의 흐름이라고 쉽게 말해보겠습니다.
보면 전류 I는 위에서 아래로 흐르는 기분이죠?
이렇게 왜우시면 전류는 'I' 이다 라고 외우기 쉽습니다.
A(암페어)라는 단위로 사용합니다.
20A 30A 20암페어 30암페어 이렇게 읽습니다.
차단기등에 보시면 30A라고 주로 적혀있습니다.
흐를수 있는 전기용량?의 단위라고 보면 쉽습니다.
3. 전압(V)은 전기를 밀고가는 압력이라고 생각해봅니다.
정확한 비교는 아니지만 그만큼 전기를 밀어주는 힘의 강약으로 우리가 사용하는 저압의 범위에서
110V, 220V, 380V를 사용하는데 110볼트, 220볼트, 380볼트 라고 읽습니다.
4. 저항(R)은 전기의 흐름이 윤활하지 않음을 나타낸 수치라고 보시면 됩니다.
즉, 저항이 높으면 그만큼 전기흐름에 장애가 있다는 증거이고 0에가까운것이 좋은 저항값입니다.
1Ω, 10Ω, 100Ω이라고 적는데 이것을 1옴, 10옴, 100옴 이라고 읽습니다.
기본적으로 이것을 간단히라도 이해를 한다면 계산을 할 수 있습니다.
P=VI 와 V=IR을 알고 계산하면 됩니다.
이때 기본 수학적 계산은 대입만 하면 됩니다.
그런데 V=IR에서 저항(R)과 전압(V)와 I(전류)의 비례 반비례관계를 알고 계셔야 합니다.
R과 V는 비례하고, R과 I는 반비례합니다.
위에서 이야기한것이 수학적으로 보는 것인데요.
전압이 높아질수록 저항도 높아지고, 전류가 높아질수록 저항은 작아집니다.
그냥 수학적으로 계산식으로 대입해보시면 쉽게 이해가실겁니다.
대입식으로 계산하는 방법을 보겠습니다.
220V(전압)를 사용하는 2000W(전력)의 기기를 사용시 I(전류)를 구할수 있습니다.
P=VI에 대입해보겠습니다.
2000=220×I(전류)
I=2000/220
I(전류)는 9A가 나옵니다.
그럼 이제 V=IR에 대입해보겠습니다.
220=9×R(저항)
R=220/9
R(저항)은 24Ω으로 계산된다.
전기이론에서 가장 기본이 되는 수학개념이라고 보시면 좋을듯 합니다.
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애플리케이션 - 고전압 전원 장치
최대 교류 입력전류를 계산하는 방법
AN-21
전원 공급 장치의 최대 입력 전류를 알고 있으면 전기 서비스 요구 사항, 회로 차단기 선택, AC 입력 케이블 및 커넥터 선택을 선택하고 부동 애플리케이션에서 절연 변압기를 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다. 최대 입력 전류를 계산하는 것은 몇 가지 기본 매개 변수와 몇 가지 간단한 수식으로 쉽게 알 수 있습니다.
고전압 전원 공급 장치 전력 정격
Spellman의 전원 공급 장치에는 모두 최대 정격출력(와트)이 나와 있습니다. 이것은 우리가 필요로하는 첫 번째 매개 변수이며 제품 데이터 시트에서 찾을 수 있습니다. 대부분의 스펠만 전원장치는 모델 번호에서 최대 정격 출력을 알 수 있습니다. 이 예와 같이 SL30P300 / 115는 최대 300 와트를
제공 할 수있는 30kV의 양극성 장치입니다. 115Vac 입력 전압에서 작동한다는 의미 입니다.
전원 공급 장치 효율
전원장치 효율은 입력 전력과 출력 전력의 비율입니다. 효율성은 일반적으로 80 % 또는 0.8과 같이 1보다 작은 소수로 표시됩니다. 입력 전력을 계산하기 위해 우리는 명시된 최대 출력 전력을 구하고 효율로 나눕니다.
300 와트 / 0.8 = 375 와트
역률
역률은 사용 된 피상 전력에 대한 실제 전력의 비율입니다. 일반적으로 1 미만의 십진수로 표시됩니다. 실제 전력은 와트로 표시되며 피상 전력은 VA (볼트 - 암페어)로 표시됩니다. 단상 비역률개선 스위칭 전원 공급 장치는 일반적으로 0.65와 같이 상당히 낮은 역률을 보입니다. 3 상 보정되지 않은 스위칭 전원 공급 장치는 0.85와 같이 역률이 높습니다. 능동 역률 보정회로가있는 장치는
0.98과 같이 매우 우수한 역률을 가질 수 있습니다. 위의 예에서 전원은 단일 위상 선으로 전원이 공급되는 보정되지 않은 단위입니다.
375 와트 / 0.65 = 577 VA
입력 라인 전압
우리는 제품의 전원이 공급되도록 설계된 교류 입력 전압을 알아야합니다. 위의 예에서 교류 입력 전압은 115Vac입니다. 이것은 공칭 전압이며 실제로 입력 전압은 ± 10 %로 지정됩니다. 우리는 최악의 경우, 낮은 회선 상태를 고려하여 10 %를 감해야 합니다.
115Vac - 10 % = 103.5Vac
최대 AC 입력 전류
577 VA를 103.5Vac로 나누면 다음과 같이 됩니다.
577VA / 103.5Vac = 5.57A
AC 입력 전압이 단상이라면 5.57 암페어의 답을 얻을 수 있습니다.
3 상 입력 전압
3 상 입력 전압을 갖는 장치는 3
상으로 전원이 공급되므로 단상 장치보다 우수한 역률을 갖습니다. 또한 유닛에 전원을 공급하는 3 상이 있기 때문에 위상 전류가 적어집니다. 위상 당 입력 전류를 얻기 위해 입력 전류 계산을 √3 (1.73)으로 나눕니다.
이 예제를 계산해 봅시다 : STR10N6 / 208. STR 데이터 시트에서 최대 출력은 6000 와트, 효율은 90 %, 역률은 0.85입니다. STR은 설계 상 180VAC까지 작동하지만이 예에서는 3상 208Vac을 통해 전원이 공급됩니다. 다음과 같이 위상 당 최대 입력 전류를 얻습니다.
전원 공급 장치 효율
6000 와트 / .9 = 6666 와트s
역률
6666 와트 / .85 = 7843 VA
입력 라인 전압
208Vac - 10 % = 187Vac
최대 AC 입력 전류
7843 VA / 187Vac = 41.94Amp (단상 인 경우)
3 상
입력에 대한 보정
41.94 amps / √3 (1.73) = 24.21 amps
그래서 우리는 단상 입력과 삼상 입력을위한 두 개의 방정식을 가지고 있습니다 :
단상 최대 입력 전류 공식
입력 전류 = 최대 전력 / (효율) (역률) (최소 입력 전압)
삼상 최대 입력 전류 공식
입력 전류 = 최대 전력 / (효율) (역률) (최소 입력 전압) (√3)
이러한 입력 전류 계산은 최악의 경우를 위한 것입니다. 장치가 최대 전력으로 작동하고, 낮은 입력전압 조건에서 작동하며 효율 및 역률을 고려한 것으로 가정합니다.