전기 계산기란
전기 계산기는 옴의 법칙, 3상 전력·역률, 전선 전압강하를 계산하는 도구입니다.
계산 기준
V = I × R(옴의 법칙)
단상 전력 P = V × I × cosθ
3상 전력 P = √3 × V × I × cosθ
변수 정의
| 변수 | 의미 | 단위 |
|---|---|---|
| V | 전압 | V |
| I | 전류 | A |
| R | 저항 | Ω |
| cosθ | 역률 | 0~1(무차원) |
계산 가정
부하가 선형이고 정상상태(안정적으로 작동 중)라고 가정합니다. 모터 기동 시 돌입전류처럼 순간적으로 큰 전류가 흐르는 과도상태는 이 공식으로 계산되지 않아, 차단기·전선 선정 시 별도로 고려해야 합니다.
실제 설계 사례
3상 380V 모터, 전류 20A, 역률 0.85일 때 전력은?
- P = √3 × 380 × 20 × 0.85
- P ≈ 11,186W(약 11.2kW)
역률이 뭔가요
모터·변압기는 전류의 일부를 자기장 만드는 데 쓰고 다시 돌려보냅니다. 이 왕복 전류는 일을 하지 않지만 전선에는 그대로 흐릅니다. 유효전력(kW)은 실제 일한 전력, 피상전력(kVA)은 전선이 감당한 전력이며 역률 = 유효전력÷피상전력입니다. 역률이 낮으면 같은 일에 더 굵은 전선이 필요해, 한전은 역률 90% 미만이면 요금을 더 받습니다.
알아두면 좋은 이야기
- 3상에 √3이 붙는 이유는 세 전압이 120도씩 어긋나 있기 때문입니다. 벡터 합이라 √3배가 됩니다.
- 3상을 쓰는 이유는 효율 때문입니다. 같은 전력에 전선이 적게 들고 모터가 스스로 회전 방향을 잡습니다.
- 전압강하는 전선 저항 때문에 생기며, 내선규정은 보통 3% 이내로 제한합니다.
- 송전을 초고압으로 하는 이유는, 전압을 높이면 전류가 줄고 손실은 전류의 제곱에 비례하므로 손실이 급감하기 때문입니다.
- 감전 위험을 결정하는 건 전압이 아니라 전류입니다. 정전기는 수천 볼트지만 전류가 거의 없어 안전합니다.
자주 묻는 질문
Q. kW와 kVA는 뭐가 다른가요?
kW는 실제 일한 유효전력, kVA는 설비가 감당해야 하는 피상전력입니다.
Q. 역률을 개선하면 뭐가 좋아지나요?
전류가 줄어 전선·변압기 부담이 감소하고, 역률 요금 페널티를 피할 수 있습니다.
Q. 전압강하는 얼마까지 허용되나요?
용도에 따라 다르지만 일반적으로 정격전압의 2~3% 이내로 설계합니다.