강의노트 진상 역률과 지상 역률

교류시스템에 있어 유효 및 무효 전력 계산에는 역률이 항상 개입됨을 앞에서 보았습니다. 다음은 역률각 (Power Factor Angle)의 정의입니다.

$$\color{red} \tag{1} \phi = \theta_{V}-\theta_{I}$$

식$(1)$의 역률각은 전압의 위상과 전류의 위상의 상대적인 관계에 따라 다음과 같이 지상 역률과 진상 역률로 구분합니다.

지상 역률

식$(1)$에서 다음과 같은 조건일 때, 즉, 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞설때 우리는 지상 역률(Lagging Power Factor) 라고 합니다. 즉, 다음과 같은 조건을 만족할 때 지상 역률이라고 합니다.

$$\theta_{V}-\theta_{I} > 0$$

만약, 역률값이 양의 값을 가진다면, 전압이 전류를 앞선다고도 할 수 있고, 전류가 전압보다 뒤진다고 할 수도 있을 것입니다. 혼란을 피하기 위해, 역률을 이야기할 때에는 항상 전압을 기준으로 합니다.

다음 그림은 지상 역률일 때의 전압과 전류의 페이서를 복소 평면에 나타낸 것입니다. 그림에서 전압의 페이서를 항상 실수축과 같은 방향으로 놓음으로써 전압을 기준으로 한 전류의 위상을 수월하게 파악할 수 있습니다.

진상 역률

식$(1)$에서 다음과 같은 조건일 때, 즉, 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞설때 우리는 진상 역률(Leading Power Factor) 라고 합니다. 즉, 다음과 같은 조건을 만족할 때 진상 역률이라고 합니다.

$$\theta_{V}-\theta_{I} < 0$$

다음 그림은 진상 역률일 때의 전압과 전류의 상대적인 위상 관계를 나타냅니다.