역률개선

역률개선으로 얻을 수 있는 효과는 아래와 같다.
1). 선로 및 변압기의 부하손실을 줄일 수 있다.
2). 부하말단의 전압을 보상한다. 즉 전압강하를 개선한다.
3). 지상무효전력이 감소돼 전압변동을 낮출 수 있다.
4). 전력요금 경감으로 전기요금을 낮추게 된다.
5). 계통 고조파흡수효과가 높다.(6% = 5고조파. 13% = 3고조파)
6). 피상전류 감소로 변압기 및 선로의 여유분이 증가한다.
7). 설비용량에 여유가 생겨 투자비를 낮출 수 있다.
8). 전압이 안정되므로 생산성이 증가한다.
9). 고이득 저비용설비다.

이상의 역률개선에 대해 아래와 같이 살펴본다.

◈. 역률개선?
전원(정전압원)에는 정상상태에서 전압, 전류가 시간적으로 변화하지 않는 직류전원과 시간이 변함에 따라 크기와 방향이 주기적으로 변하는 정현파 교류전원이 있다.
왜파교류에 대해서는 Fourier 급수를 전개해서 정현파 교류를 중합시켜 보면 되고, 전기회로를 구성하는 요소에는 저항 R[Ω], 정전용량 C[F], 인덕턴스 L[H] 가 있으며 이들은 전기회로에 있어

의 전압 전류특성을 나타낸다.
또한 이 3개의 정수는 전원전압 의 교류전류에 있어서

의 복소 임피던스를 취하며 여기서 각속도 는 회전각도로 각속도 또는 각 주파수라 한다.

전력 P=VI[W]를 전송할 때 전압 V를 승압하여 전류 I를 작게 하므로 송배전 선로에서 전로 손실 을 작게 하지만 특별한 직류송전을 제외하곤 승압 강압 및 차단이 용이한 교류 전원을 이용하고 있다.
또한 교류전원은 회전자계를 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있으며 부하 측에서 교류전력을 동력으로 사용코저 할 때 코일로 자계를 만들어 자기에너지로 변환시켜 기계적 동력으로 사용하게 된다.
그러하기에 부하는 유도성이 되며 전반적으로 전력부하는 저항 R[Ω] 과 유도성 리액턴스 의 병렬회로가 되어 이의 등가로 표현한다.

기본적인 역률개선(Power factor improvement)을 위한 콘덴서 설치 등가는 상기 그림과 같다.
따라서 저항 R에 흐르는 전류 I는 전압과 동상이되고 유도코일 에 흐르는 전류 은 전원전압보다 90° 뒤지게 된다.

직류송전 일 땐 부하가 소비하는 전력 P=E [W]을 송전하기 위해 의 크기의 전류만 보내면 되나 교류 송전방식에선 동일한 소비전력을 공급하기 위해선 I1 = / cosΘ1 의 전류가 되어 보다 더 큰 전류를 보내야 된다.
그러므로 부하에 진상용 콘덴서 (Power capacitor)를 병렬로 접속시켜 위상이 90° 앞선 전류를 보냄으로  상쇄되어 로 되어 선로전류
은 로 감소하게 되고 역률은 cosΘ1 = / I1 에서 cosΘ2 =  / 로 개선된다.
그러므로 역률개선이란 선로전류 I를 유효전류 에 가깝도록 하는 것으로 역률이 1이라 함은 유도성 무효전류를 용량성 무효전류가 상쇄시켜 유효전류만이 남게 되는 것으로 역률개선에 따른
모든 효과는 선로 전류의 감소로 이뤄지게 된다.