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제1회 단상 전력계와 전력 기초 지식【전력이란/ ​​단상, 삼상/ 기본 용어】

관리자 2024-05-30 조회수 170

 

제1회 단상 전력계와 전력 기초 지식【전력이란/ 단상, 삼상/ 기본 용어】

 

목차

1 단상 전력계와 전력 기초 지식【전력이란단상삼상기본 용어】


【칼럼】 전력계와 파워 분석기

2 단상 전력계에서의 실측【전력계 구조 해설결선설정배선】

3 전력 측정 응용편【대기 전력 측정/ D/A 출력노이즈 대책】

 

1 단상 전력계와 전력 기초지식【전력이란단상삼상 어】


소개

인류는 기원전 600년 무렵 천연 수지의 화석인 호박을 천으로 문지르면 정전기에 의해 보풀 같은 가벼운 것을 끌어들이는 현상을 발견했다.

이 발견이 전기를 아는 계기가 되었다. 1979년 토마스 에디슨이 실용적인 백열 전구를 발명함으로써 전기가 널리 사용되게 되었다.

전기의 오랜 역사는 파리 시립 근대 미술관에 있는 라울 뒤피(Raoul Dufy)에 의해 그려진 「전기의 정」이라는 벽화에 전기 발전에 공헌한 108명의 사람들이 그려져 있다.

자세한 내용은 전기 학회 홈페이지 ( https://www.iee.jp/blog/la_fee_electricite/)에 소개되어 있다


전력의 이용을 사업으로 하기 위해서는 정확하게 전력의 양을 측정하고 과금할 필요가 있기 때문에 적산 전력계가 만들어지게 되었다. 

그리고, 현재의 전력 측정기는 소비 전력을 측정할 뿐만 아니라 전력에 관련된 다양한 양도 측정할 수 있게 되었다.

전기에너지는 효율적으로 멀리까지 보낼 수 있으며, 전기에너지에서 운동에너지, 열에너지, 빛에너지 등 다른 에너지로 쉽게 변환할 수 있는 특성을 가지고 있기 때문에 모든 에너지 소비 속에서 차지하는 전력 비율은 증가하는 경향이 있다.

고성능 전지의 등장에 의해 전기 에너지를 보존 할 수 있게 되어 전기 자동차 등 새로운 용도가 탄생되어 왔다.



이번 기사에서는 요꼬가와 전기로부터 전력 계측 사업을 계승하고 있는 요꼬가와 계측의 기본적인 단상 전력계 WT310E를 주로 사용하여 단상 전력 측정의 기초를 해설한다.

 

                                                        그림 2. 기본 단상 전력계 WT310E

                      본 기사 집필에는 NF회로설계블록, METRON기연, TOKYO정전의 협력을 받았습니다.


전력계의 주요 사용 방법

소비 전력과 적산 전력 측정


전력계가 등장한 당시부터 가장 많이 사용되는 것이 교류 전원으로 동작하는 기기나 장치의 소비 전력과 적산 전력의 측정이다.

소비 전력 측정에서는 전력 이외에 전압, 전류, 주파수, 역률 등이 동시에 측정된다.

측정 대상에 따라 정밀도, 주파수 대역, 입력수 등이 다를 뿐만 아니라, 기기나 장치가 안정된 상태의 소비 전력을 정확하게 측정하기 위함과,  순간적으로 변화하는 전력을 측정하는 등 측정목적에 따른 전력계가 등장하고 있다.


전력 고조파 측정


현재 주류의 디지털 연산 방식 전력계는 전압과 전류의 파형을 캡처하고 나서 연산에 의해 전력을 구하는 방식이기 때문에, 전압이나 전류의 파형을 주파수 분석할 수도 있다.

많은 전원 계통에 접속되는 전기 기기의 내부에는 스위칭 전원이나 인버터 장치 등이 내장되어 있기 때문에, 전기기기로부터 전원 계통으로 노이즈가 전도된다.

이 노이즈는 전원 계통에 접속된 다른 기기나 장치에 영향을 미치기 때문에, 국제 규격에서 발생하는 노이즈의 한도치가 정해져 있다.

이 측정에는 전력계가 사용된다.


【전원 고조파 노이즈 측정에 대해 자세히 배우고 싶은 분에게】

국제 규격에 준거한 전원 노이즈의 측정에 대해, NF회로 설계 블록이 매년 최신의 규격에 따른 해설서를 발행하였습니다. 책자는 이하의 홈페이지로부터 무료로 입수할 수 있습니다.
 
 저주파 EMC
 표준 시험의 개요와 시험용 전원 시스템 소개
 
https://www.nfcorp.co.jp/ techinfo/ techguide/ emc/


철손의 측정

모터나 트랜스 등의 자기 응용 제품에 사용되는 전자 강판의 철손 측정을 실시하기 위해서는 전력계가 가지는 곱셈의 기능이 사용된다.

철손 측정에는 재료를 고정하는 지그 등이 필요하기 때문에 자성 재료의 측정을 전문으로 하는 측정 장치 메이커가 전문적인 지식과 측정 노하우를 가지고 있다.

【철손 측정에 대해 배우고 싶은 분에게】

 요꼬가와 렌터·리스가 운영하는 정보 사이트 TechEyesOnline에, 철손 측정에 대해서 메트론 기연의 지원을 얻어 집필된 2회 연재의 알기 쉬운 해설 기사가 게재되어 있습니다 .

전자강판과 철손측정 (제1회)

https://www.techeyesonline.com/ article/ tech-column/ detail/ Reference-ElectricalSteelSheet-01/ 

전자강판과 철손측정 (제2회)

https://www.techeyesonline.com/ article/ tech-column/ detail/ Reference-ElectricalSteelSheet-02/ 


또한,이 기사는 요꼬가와계측의 웹사이트에도 전재되어 있습니다. 

전자강판과 철손측정 (제1회)

https://tmi.yokogawa.com/jp/ library/ resources/ application-notes/ an_ironlossmeas-01ja/

전자강판과 철손측정 (제2회)

https://tmi.yokogawa.com/jp/ library/ resources/ application-notes/ an_ironlossmeas-02ja/ 


실가동 상태의 리액터 손실측정


기기나 장치에 내장된 리액터에서 발생하는 주된 손실(철손+동손)을 실제의 구동 파형을 사용하여 측정하는 경우에 전력계가 사용된다.

실제로 기기나 장치 중에서 스위칭 소자에 의한 리액터 구동 파형에는 높은 주파수 성분이 포함되어 있기 때문에, 주파수 대역이 넓은 프리시전 파워 스코프 PX8000이나 프리시전 파워아널라이저 WT5000을 이용하는 것이 바람직하다.


자세한 내용은 애플리케이션 노트 "실가동 상태의 리액터 손실 및 임피던스 측정"을 참조하십시오.

https://tmi.yokogawa.com/ jp/ library/ resources/ application-notes/ loss-and-impedance-measurements-of-reactors-in-operation/


전력의 기초

전력이란?


전력이라고 부르는 것은 기기나 장치로 단위 시간당 소비되는 전력(W:와트), 혹은 일정 시간에 걸쳐 기기나 장치를 사용했을 때의 전력량(Wh:와트시나 Ws:와트) 초) 중 하나이다.

소비 전력량은 적산 전력이라고도 불려 전기 요금의 청구에 관련된 에너지량이다.

물리학에서 일량(J: 줄)과는 1Wh=3,600J(1Ws=1J)의 관계가 있다. 또, 열화학에서의 열량(cal:칼로리)은 1Wh=860칼로리나 1Ws=1J=0.239칼로리의 관계가 성립한다. 전력은 물리학에서는 일률로 표현된다.

예를 들면, 직류의 전지를 사용하여 일정 시간에 걸쳐 저항체에 전류를 흘려, 발생하는 열에 의해 물을 따뜻하게 하는 실험이 중학의 물리의 수업에서 행해지고 있다.

아래 그림에서는 직류의 10V×2A=20W의 전기 에너지를 105초간에 걸쳐 통전시켜 100g의 물을 따뜻하게 하는 실험이다.

물에 준 에너지는 20W×105초=2100W초=2100J가 된다. 1g의 물을 1℃ 따뜻하게 하려면 4.2J의 에너지가 필요하기 때문에 100g의 물을 1℃ 상승시키기 위해서는 420J의 에너지가 필요하게 되고, 2100J의 에너지를 가하면 물은 5℃ 상승한다.

이 실험에서는 일률 20W로 105초 동안 에너지를 물에 가하면 온도를 5℃ 상승시키게 된다.



직류 전력


전력은 전압 × 전류로 정의된다. 전지와 같은 안정된 전원에 저항기를 접속한 경우에는 저항 양단의 전압과 흐르는 전류를 디지털 멀티미터 등의 직류 측정기로 측정함으로써 정확한 소비 전력을 측정할 수 있다.

또한 직류에서 교류까지 측정할 수 있는 전력계에서도 소비 전력을 측정할 수 있다.

안정된 전원과 저항이나 전자 부하 장치를 접속한 회로에서의 적산 전력은 전력×시간으로 얻을 수 있다.

충전식 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지, 납 배터리 등에 축적되는 전력 에너지의 용량은 전류 × 시간(Ah)으로 표현된다.

이들 전지는 하기 그림과 같은 특성을 가지고 있으며, 전지 메이커의 카탈로그에는 전지의 용량이 Ah로 표현되고 있다. 직류로부터 측정 가능한 WT310E에서는 Ah의 측정을 할 수 있는 기능을 가지고 있다.


 망간 전지나 알칼리 전지 등의 건전지에서는, 접속한 기기의 소비 전류의 크기에 따라 전지로부터 꺼낼 수 있는 전력 에너지가 다르기 때문에, 전지 메이커에 따라서는 전지 용량이 나타내지 않았다.


 교류 전력


교류의 경우도 직류와 같고 전력=전압×전류이지만, 전력회사로부터 공급되는 교류는 50Hz 혹은 60Hz로 변화하는 정현파의 전압원이기 때문에, 순시적인 교류 전력은 시간에 따라 변화한다 .

전력계로 측정되는 전력값은 순간적인 전력 파형을 평균화하여 표시하는 것이다.

저항 부하에 있어서의 직류에서의 전력 측정과 교류에서의 전력 측정에는 아래 그림에 나타내는 것과 같은 관련이 있어, 입력이 되는 전압원의 실효값이 같고, 동일한 저항 부하이면 전력값도 같아진다 .

예를 들면 100V의 직류 전원에 저항 부하인 백열 전구를 접속한 경우와 실효치 100V의 교류 전원에 접속된 백열 전구의 소비 전력은 동일해져, 밝기에 차이는 생기지 않는다.




교류에서는 부하의 특성에 따라 전류의 위상이 다르기 때문에, 여기에서는 전압과 전류의 위상이 같아지는 저항 부하의 경우로 했다.용량 성분이나 인덕턴스 성분을 갖는 부하의 경우에는 위상을 고려한 사고방식이 필요하기 때문에 나중에 해설을 실시한다.


직류 성분을 포함한 교류 전력

전력계를 이용하여 측정하는 교류 전압이나 교류 전류의 파형은 정현파에만 한정되지 않는다. 예를 들면 교류 전원으로부터 직류 전원을 만들 때 사용되는 다이오드를 이용한 정류 회로가 있다.


정류 회로가 저항 부하에 접속되었을 경우의 전압 파형은 아래 그림과 같으며, 그 파형을 푸리에 급수 전개하여 주파수 분석하면 직류 성분과 교류 성분으로 구성되어 있는 것을 알 수 있다.


                                 

이러한 직류 성분을 포함하는 교류 파형의 전력을 측정하는 경우에는 직류로부터 교류까지 측정할 수 있는 전력계가 필요하다.

또한 외부에 전류 센서 등을 이용하는 경우도 직류에서 교류까지 측정할 수 있는 것을 선택할 필요가 있다.


단상과 삼상

전력 네트워크의 작동 방식


전력회사로부터 공급되는 교류전력은 발전소에서 만들어진 전력이 고압선에 의해 주택이나 공장 등 근처의 변전소까지 3상 교류로 송전되어 거기에서 주택이나 공장으로 3상이나 단상으로 배전 되는 구조로 되어 있다.

발전소는 전력의 주된 수요지인 도시에서 떨어진 장소에 설치되기도 하므로 발전소에서 공급되는 전압을 높게 하여 전송에 의한 손실을 적게 하고 있다.

 

【일본 전력망의 역사를 알고 싶은 분에게】
 1971년에 과학기술진흥기구가 기획·제작한 일본 전력망의 역사를 소개하는 16분 분량의 영상은 NPO 법인 과학영상관의 다음 URL에서 확인하실 수 있습니다.
 
 전기 보내기
 
http://www.kagakueizo.org/ 영화/산업/334/ 



단상 교류의 특징


일본에서는 가정과 사무실의 콘센트가 대부분 100V AC의 단상입니다. 전력을 많이 소비하는 가정용 에어컨, IH 쿠킹 히터, 전기 온수기는 AC가 200V인 단상으로 작동하도록 설계되었습니다.

이러한 교류는 3상 6600V 배전선로에 장착된 극 장착 변압기에 의해 만들어집니다.


아울러, 전주 장착형(주상 트랜스)변압기의 단상 100V의 출력 전압이 105V인 이유는 장주 장착형 변압기에서 주택의 배전반까지의 배선으로 인한 전압 강하를 고려하기 때문입니다.

단상 100V AC는 배선이 쉽고 간단한 메커니즘으로 전자 장치를 작동시키기 위해 직류를 생성할 수 있다는 장점이 있기 때문에 가정과 사무실의 주 전원입니다.


3상 교류의 특징

3선식으로 120도의 위상변이로 교류를 공급하는 3상 교류는 공장이나 건물 등 전력을 많이 소비하는 설비를 갖춘 소비자에게 공급되는 전력입니다.

세 전선의 전압이 동일하기 때문에 총 값은 항상 0V입니다.

단상 교류와 3상 교류의 비교는 아래 그림에 나와 있습니다.


【3상 교류에 대해 배우고 싶으신 분께】
 

도쿄전력홀딩스는, 3상교류의 특징에 대해 해설한 약 2분간의 영상을 공개하고 있습니다. 

여기에서는 3상교류는 3개의배선으로 송,배전 가능한 것을 알기쉽게 설명하고 있습니다
 
3상교류란(전기의 종류)
https://www.youtube.com/watch?v=Jf5SHBO1mFw 

 

세계 교류 전원의 전압과 주파수

단상이나 3상의 전력은 전 세계에서 이용되고 있지만, 전압이나 주파수는 아래 표에 나타내듯이 나라마다 다릅니다

해외에서 전기제품을 이용하는 경우는 주파수나 전압값을 사전에 확인할 필요가 있지만, 노트 PC 등 가지고 다니며 이용하는 전기제품은 전세계의 전압과 주파수에 대응하고 있습니다.

                                                                                                                                

                                                                                                                                     표3.세계 교류전원의 전압과 주파수

출전:세계 전원전압(오리엔탈모터 홈페이지)를 참고로 작성


일본 국내의 교류 전압은 100V로 통일되어 있지만, 주파수는 서일본에서는 60Hz, 동일본에서는 50Hz로 다르다. 현재는 많은 가전제품이 어느 주파수에서도 동작하도록 만들어져 있지만, 

저렴한 전자레인지에서는 이용할 수 있는 주파수가 정해져 있기 때문에 이사에 의해사용할 수 없게 되는 일이 있다.그 외에도 형광등의 일부나 해외산 세탁기에서는 주파수 지정 제품이 있다.


파워 미터의 기본 구조

기계식 파워 미터


미국 국립표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology)의 NIST 디지털 아카이브(NIST Digital Archives)의 다음 홈페이지는 1900년경에 만들어진 웨스턴(Weston) 교정을 위한 표준 전력계를 소개합니다.

기계식 파워미터는 19세기 말에 등장했습니다.


Weston Laboratory 표준 유형 No. 22 전력계

https://nistdigitalarchives.contentdm. oclc. org/ digital/ collection/ p15421coll3/ id/ 480/ 


일본에서 Yokogawa Electric은 1917년 창립 이래 기계식 휴대용 전력계를 개발 및 제조하여 2019년 말까지 계속 판매해 온 오랜 역사를 가지고 있습니다.

직류와 교류를 측정하는 전기 기기는 아래 그림과 같이 측정 파라미터에 따라 제품으로 나뉩니다.


기계식 전기 기기를 사용하여 측정값을 정확하게 판독하려면 숙련된 기술이 필요하며, 측정 결과를 눈으로 읽기 때문에 작업성이 좋지 않습니다.

이러한 이유로 전자 측정기의 출현으로 전기 기기는 제한된 수의 목적으로만 사용되었습니다.

 

아날로그 파워 미터


제 2 차 세계 대전 후 전기 사용이 확대되어 많은 가전 제품과 산업 기계가 등장했으며 전력 측정에 대한 수요도 증가했습니다.

1960년대에 요꼬가와 전기의 스기야마 타카시와 야마구치 시키가 아날로그 컴퓨터를 개발하면서 고정밀 곱셈기를 개발하여 파워미터에 적용했는데, 이것이 고정밀 아날로그 연산 파워미터의 시초가 되었습니다.

고정밀 멀티플라이어의 개발은 IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement(Vol: 17, Issue: 4, 1968년 12월)에 발표되어 전 세계의 주목을 받았습니다.

일본에서는 1972년 국가 발명 표창에서 Yokogawa Electric의 Takashi Sugiyama와 Shiki Yamaguchi가 1965년에 출원된 시분할 브래킷에 대한 특허로 국무총리 발명상을 수상했습니다.

아날로그 파워 미터는 1970년대부터 1990년대까지 널리 사용되었습니다.

아래 그림과 같이 전압 파형과 전류 파형에 아날로그를 곱하여 결과를 평균화하고 전력 값을 A/D 변환하여 수치로 읽습니다.


아날로그 파워 미터의 출현으로 파워 값을 인디케이터 미터(미터)의 지침이 아닌 수치로 읽을 수 있게 되었으며 통신 인터페이스를 통해 컴퓨터에 연결하는 것도 가능 해졌습니다. 그 결과, 전력 측정의 효율을 향상시킬 수 있게 되었습니다.


【아날로그연산방식 전력계에 대해 배우고 싶으신 분께】

 Yokogawa Electric이 독자적으로 개발한 승산기(멀티플라이어)를 이용한 아날로그 연산 전력계를 개발할 당시의 논문이 발표되어 있으며, 그 논문에서는 승산기(멀티플라이어)의 작동 원리와 전력계에의 응용에 대해 기술하고 있습니다.
 
 시분할 계산기에 의한 오디오 파워의 정밀 측정에 대하여(스기야마 타카시, 야마구치 시키)
 일본 전기 기술자 학회지 Vol.89-8 1969-08
 
https://www.jstage.jst.go.jp/ article/ ieejjournal1888/ 89/ 971/ 89_971_1549/ _pdf 

【아날로그컴퓨터에 대해 알고 싶으신 분께】


 디지털 컴퓨터의 고성능으로 인해 아날로그 컴퓨터는 더 이상 사용되지 않습니다만, 아날로그 컴퓨터를 사용한 연구 경험이 있는 나고야 공업 대학 의 미즈노 나오키 교수와의 인터뷰를 게재하고 있습니다.
 
 0과 1이 아니라 다른 계산기입니다. 아날로그 컴퓨터의 추억 (Mitsubishi Electric 웹 사이트)
 
https://www.mitsubishielectric.co.jp/ / 컴퓨터 파기 / vol1 / ?분할 페이지 = 1 


디지털 파워 미터

1970년 이후 다양한 전력반도체가 등장하여 스위칭 전원, 인버터 등의 전력제어장치가 만들어졌습니다.

전력 반도체의 발전으로 스위칭 속도가 빨라졌으며 전력 측정 기기에는 넓은 주파수 대역이 필요해졌습니다. 



디지털 파워 미터는 전압과 전류 파형을 A/D 컨버터에 직접 가져온 후 계산에 의해 전력을 얻는 방식입니다.

고속 디지털 연산을 수행하는 회로가 필요하지만 아날로그 연산 파워 미터보다 높은 주파수까지 파형을 캡처 할 수 있는 특징이 있습니다.


1991년에 출시된 Yokogawa Electric의 400kHz 대역 2532 파워 미터는 최초의 디지털 파워 미터였습니다.

최근에는 디지털 반도체의 가격이 저렴해져서 고주파 대역을 필요로하지 않는 파워 미터도 디지털 연산 시스템이 되었습니다.


일반적인 전력 계량 용어 이해

피크, rms 및 평균


전기 신호의 파형은 피크 값, rms 값 및 평균값과 같은 진폭 방향의 파라미터로 자주 사용됩니다.

예를 들어, 주거용 콘센트의 전압은 유효 값이 100V인 사인파가 이상적입니다.

피크 값은 √2 = 1.414 배이므로 141V입니다.


평균값은 파형을 절대 값으로 만들고 파형을 평균화하여 얻은 값입니다. 이 신호 처리는 간단한 회로로 달성할 수 있습니다.

유효 값은 파형을 제곱한 다음 평균화하고 √ 연산을 수행하여 얻은 수치입니다.

이 신호 처리에는 복잡한 회로가 필요했지만 이제는 IC로 쉽게 할 수 있습니다.



유효 전력, 무효 전력, 피상 전력, 역률


부하가 AC 전원 공급 장치에 연결되면 아래 그림과 같이 부하의 특성에 따라 전원 파형이 다릅니다.

부하가 저항인 경우 전압 파형과 전류 파형의 위상이 같고 모든 전력 파형은 양극에만 존재하므로 AC 전원에 의해 추가되는 모든 에너지는 저항에 의해 소비됩니다.

부하가 커패시터 또는 코일인 경우 전압 파형과 전류 파형은 90° 위상차가 있으므로 전력 파형은 양극과 음극 사이를 왔다 갔다 합니다.

즉, AC 전원 공급 장치에 의해 인가되는 에너지는 부하에 의해 소비되지 않고 반복적으로 충전 및 방전됩니다.



실제 전력 측정에서는 부하의 특성에 따라 교류전원에 의해 가해진 전압파형과 전류파형의 위상은 다릅니다

따라서 부하에서 실제로 소비되는 유효전력 이외에 부하와 교류전원을 오가는 무효전력의 측정도 필요합니다

그 이외에 교류전원이 공급하는 피상전력의 측정도 행해집니다

유효전력, 무효전력, 피상전력의 관계는 아래 그림과 같습니다

또한, 피상전력에 대한 유효전력의 비율은 역률로서 표현되어 부하인 기기나 장치의 중요한 평가지표가 되고 있습니다.



피상 전력: AC 전원에서 전송된 전력 

전력 유효 전력: 실제로 부하인 장비 또는 장치에서 소비하는 전력

무효 전력: AC 전원과 부하 사이를 통과하지만 부하에 의해 소비되지 않는 전력



특히, 역률은 전원 공급 시스템에 영향을 미치는 지표로서 장치 및 장비 평가에 중요합니다.

전기를 많이 소비하는 기업 계약을 맺고 있는 공장이나 건물에서는 역률이 나쁘면 전기 요금이 증가하기 때문에 역률의 개선이 필수적입니다.


 부하가 저항과 커패시터일 때의 역률 측정


역률을 이해하기 위해 PX8000은 실제 저항과 커패시터를 사용하여 순간 전압, 전류 및 전력 파형을 측정하여 유효 전력 및 역률 값을 결정할 수 있습니다.

AC 전원으로 정확한 AC를 생성할 수 있는 AC 전원 교정기 LS3300을 사용했습니다.

저항에 의해 소비되는 전력을 측정하기 위한 연결은 아래 그림과 같습니다.



콘덴서는 등가직렬저항 ESR(Equivalent Series Resistance)이 작고 이상적인 콘덴서에 가까운 필름 콘덴서를 사용해 실험하였습니다 

접속은 아래 그림과 같습니다.



저항과 커패시터의 측정 결과는 아래 그림과 같습니다.

저항 부하의 경우 50Hz에서의 전압 파형과 전류 파형이 같은 위상에 있고 역률이 1임을 알 수 있습니다.

한편, 콘덴서 부하의 경우, 필름 콘덴서의 등가 직렬 저항에서의 소비 전력을 측정하고, 50Hz에서의 전압 파형과 전류 파형이 약 90°의 위상차가 있어, 유효 전력이 거의 0에 가깝기 때문에, 역률은 거의 0에 가깝습니다.




적산 전력


주택에는 스마트 미터가 설치되어 있어 가정에서 사용한 전기 에너지의 양을 측정해 전력회사는 전기요금으로서 과금하고 있다.

스마트 미터는 30분마다 전력량을 측정해, 결과를 통신 경유로 전력회사에 보내고 있다.

스마트 미터가 측정하고 있는 것이 적산 전력이다.

적산 전력은 전력에 시간을 곱한 값이 되기 때문에 적산할 시간을 결정할 필요가 있다.

실제 측정에서는 적산전력의 측정을 개시하는 지령과 측정을 정지하는 지령 혹은 적산시간의 설정이 필요하다.



크래스트팩터(Crest Factor)

스위칭 전원 공급 장치 및 인버터가 장착된 많은 장치 및 장치에서 전원 공급 장치 회로는 커패시터 풋 타입입니다.

아래 그림은 콘덴서의 콘덴서의 콘덴서의 양단의 전압 파형과 전류 파형을 콘덴서인 풋형 정류기 회로로 나타낸 것이다.


콘덴서인풋타입 회로에서 전류 파형은 큰 피크를 갖습니다. 피크가 큰 파형의 경우 파고율 = 피크 값 / rms 값을 알아야합니다.

콘덴서인풋타입의 장치 및 장치를 AC 전원에 연결했을 때의 AC 전압 및 AC 전류의 파형은 아래 그림과 같습니다.




WT310E는 측정하는 파고율에 대응하는 설정이 3가지로 되어 있어, 파고율이 큰 경우에는 초기치에서 변경할 필요가 있습니다.

최근의 장치나 장치에서는 전원 공급 장치에 PFC(Power Factor Correction) 회로가 내장되어 있기 때문에 파고율이 커지는 것을 방지하기 위한 조치가 취해지고 있습니다.



고조파 왜곡


콘덴서가 장착 된 장치 및 스위칭 전원 공급 장치 및 인버터를 탑재 한 장치에서는 전류 파형이 사인파가 아니기 때문에 AC 전원의 기본 파동 이외의 주파수 성분이 나타납니다.



1994년 3월 24일 나고야시 과학관에서 발생한 전기 화재가 고조파에 의한 것으로 판명된 이후, 현재는 기기 및 기기에서 발생하는 고조파에 대한 규제가 있어, 장비 및 기기를 개발할 때는 항상 규정된 방법과 절차에 따라 측정을 실시하고 있습니다.

나고야시 과학관의 전기 화재에 대한 설명은 Ohm이 발행한 "설비 및 관리" 1995년 2월호에 실린 "고조파 교란에 의한 직렬 원자로 폭발 화재" 기사에 자세히 설명되어 있습니다.


칼럼: 파워 미터 및 파워 분석기


최근에는 파워 미터가 파워 분석기라는 이름으로 판매되는 경우가 늘고 있습니다. 전력 분석기에 대한 명확한 정의가 없기 때문에 계측기 제조업체는 파워 미터와 전력 분석기를 별도로 생각하고 판매하는 고유한 방식을 가지고 있습니다.

예를 들어, Yokogawa Measurement는 전력 값을 측정하는 LED 디스플레이와 전력 값 측정 이외의 다양한 분석을 수행할 수 있고 그래픽 디스플레이를 갖춘 전력 분석기를 주로 판매하고 있습니다. 전력계는 생산에서 개발에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 사용되며 전력 분석기는 개발, 설계 및 표준 테스트에 자주 사용됩니다. 


표 4: Yokogawa Measurement의 일반적인 전력 분석기 및 전력계

 

정밀 전력 분석기
 WT1800E

디지털 파워 미터
 WT300E

기본 전력 정확도
 (50/60Hz)

±(판독값의 0.05% + 범위의 0.05%)

±(판독값의 0.1% + 범위의 0.05%)

측정 대역

DC, 0.1Hz ~ 5MHz(최대 1MHz의 정확도 보장)

DC、0.1Hz 〜 100kHz

입력 요소 수

1~6명

1~3명

전압 범위

1.5 / 3 / 6 / 10 / 15 / 30 / 60 / 100 / 150 / 300 / 600 / 1000 V
 (파고율 3 포함)

15 / 30 / 60 / 150 / 300 / 600 V
 (파고율 3 있음)

전류 범위
 (직접 입력)

10 m/ 20 m/ 50 m/ 100 m/ 200 m/ 500 m/ 1/ 2/ 5 A
 (5 A 입력 요소, 파고율 3 있음)

5 m/ 10 m/ 20 m/ 50 m/ 100 m/ 200 m/ 500 m/ 1/ 2/ 5/ 10/ 20 A
 (파고율 3에서)

표시기

8.4인치 컬러 TFT LCD

7 세그먼트 4 디스플레이

파형 표시 기능

6채널 파형 표시 가능

파형 표시 효과가 없습니다.

사용자 정의 작업

최대 20

최대 4 6 종류의 산술 연산이 가능합니다.

모터 평가 기능

고조파 측정

최대 FFT 데이터 길이 8192로 2개의 고조파 측정
 가능

최대 FFT 데이터 길이 1024로 1개의 고조파 측정
 가능

크기
 (W x H x D)
 *돌출부 제외

426 x 177 x 459mm, 426
 x 221 x 459mm(/PD2 옵션 포함)

WT310E/WT310EH:213 x 88 x 379 밀리미터 WT332E/WT333E:213 x 132 x 379 밀리미터


관련 산업

관련 제품 & 솔루션

 

AC / DC 전류 센서 CT2000A / CT1000A / CT1000 / CT200 / CT60

CT 시리즈는 전력 및 효율 측정의 가능성을 확장하고 고전류 작동 환경에서 평가할 수 있는 전류 센서입니다. 

디지털 파워 미터 WT300E

WT300E 시리즈 디지털 파워미터는 컴팩트한 사이즈에 높은 측정 정밀도와 다양한 기능을 겸비한 파워 계측기입니다. 후속 제품의 사용 편의성과 고급 모델의 고급 데이터 수집 기능을 계승하며 생산, 평가 및 테스트에서 연구 개발에 이르기까지 광범위한 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 

전력 분석기 WT500

WT500 전력 분석기는 신에너지용 전력 변환기 평가 및 가전 제품 및 사무 자동화 장비와 같은 에너지 절약 제품 개발에 적합한 비용 효율적인 중산층 전력계입니다. 컴팩트함에도 불구하고 컬러 TFT를 탑재하여 기본 전력 정확도 ±0.2%, 최대 입력 1000Vrms, 40Arms, 측정 대역폭 100kHz로 단상 및 3상 전력 측정이 가능합니다.

 

정밀 전력 분석기 WT5000

지속 가능한 사회를 실현하기 위해 COP21에서 파리 협정 채택, 기존 엔진 차량의 판매 중단 계획 발표 등 태양광, 풍력 발전 등 재생 가능 에너지로의 전환과 EV, PHV 및 인프라 네트워크 개발이 전 세계적으로 가속화되고 있습니다. 한층 더 절전과 효율 향상을 위해 기존 모델의 성능과 기능을 비약적으로 개선한 고정밀 파워 미터입니다.

정밀 전력 분석기 WT1800E

WT1800E Precision Power Analyzer는 첨단 연구 개발에 필요한 고성능과 다양한 기능 및 확장성을 결합한 모델입니다. EV, PHV, FCV 등 자동차의 전동화, 신재생에너지 파워컨디셔너 등의 기술개발, 각종 표준시험 등 전력전자와 관련된 다양한 분야에 사용할 수 있습니다.

정밀 파워 스코프 PX8000

많은 고객과 함께 길러온 고정밀 전력 측정 기술과 오랜 세월 오실로스코프의 개발을 지원해 온 파형 측정 기술을 조합하여 전력 측정에 혁명을 일으킨 새로운 고정밀 전력 측정기가 탄생했습니다. 전기 에너지를 정확하게 측정하기 위해 PX8000은 "고정밀 전력 측정"과 "시간이 지남에 따라 분해능이 증가한 파형 측정"이라는 두 가지 상충되는 제안을 단일 장치로 해결합니다.

 

AC 전원 교정기 LS3300

AC 전원 교정기 LS3300은 매우 정확하고 안정적이며 출력이 넓은 AC 전원 교정기입니다.

LCD는 출력 값의 가시성 향상 및 조건 설정과 같은 교정 작업의 효율성을 향상시키기 위해 채택되었습니다.