전기 및 태양광 시스템을 설계하거나 설치할 때는 와트(W)와 볼트암페어(VA)의 차이를 이해하는 것이 필수적입니다. 전문가들은 와트와 VA를 같은 의미로 취급하는 경우가 많은데, 이는 인버터 크기 부족, 도체 과열, 성가신 트립 또는 예기치 않은 비용 발생으로 이어지는 실수입니다. 이 도움말에서는 수학을 설명하고, 실제 사례를 보여주며, 현장에서 검증된 경험 법칙을 제시하여 처음에 올바른 장비를 선택할 수 있도록 도와드립니다.

실제 전력, 피상 전력 및 역률 - 필수 사항

• 와트(W) 측정 real 전력 - 유용한 작업(열, 동작, 빛)으로 변환된 에너지입니다.

• 볼트 암페어(VA) 측정 명백한 전력 - 전류가 유용한 작업을 생성하는지 여부에 관계없이 회로의 전압과 전류의 곱입니다.

• 역률(PF) 는 겉보기 전력에 대한 실제 전력의 비율입니다: PF = W / VA. 범위는 0에서 1까지입니다. 저항성 부하(히터, 백열등)는 1에 가깝습니다. 유도 부하(모터, 변압기)는 0.6-0.95인 경우가 많습니다. 스위치 모드 전원 공급 장치(LED 드라이버, 가변 속도 드라이브)가 있는 많은 전자 장치는 제대로 설계된 경우 PF가 약 0.9 이상입니다.

인버터, 변압기 및 주전원 보호는 VA(또는 kVA) 단위로 평가되므로 장비의 크기를 정할 때 와트를 VA로 변환해야 합니다:
VA = W / PF
또는 전압과 전류를 직접 처리하는 경우: VA = V × A (단상) 또는 VA = √3 × V_L × A (3상, 선로 전압).

명확한 작업 예 - 단상

1,200W를 사용하는 부하가 있고 부하의 역률이 0.8입니다. 어떤 VA 용량이 필요합니까?

1단계: 수식 작성
VA = W / PF

2단계: 숫자 대체하기
VA = 1,200 ÷ 0.8

3단계: 계산
1,200 ÷ 0.8 = 1,500

따라서 겉으로 드러나는 힘은 다음과 같습니다. 1,500 VA (1.5kVA). 즉, 1.2kW(1,200W) 정격의 인버터 또는 UPS는 1.2kVA에 불과하므로 최소 1.5kVA에 여유를 더한 크기를 선택해야 합니다.

3상 예시 - 회선 전류를 얻는 방법

PF = 0.9인 400V 3상 공급 장치에 10,000W(10kW) 펌프가 있다고 가정해 보겠습니다. 도체 및 보호 장치의 크기를 결정하기 위한 라인 전류를 알고 싶습니다.

방법: 3상에는 현재 공식을 사용합니다:
I = P / (√3 × V × PF)

1단계: √3 × V × PF 계산하기
√3 ≈ 1.732
1.732 × 400 = 692.8
692.8 × 0.9 = 623.52

2단계: P를 해당 제품으로 나눕니다.
I = 10,000 ÷ 623.52 ≈ 16.04 A

따라서 부하가 라인당 ≈16.0A. 케이블 크기 및 업스트림 보호 장치를 선택할 때 이를 사용하고 주변 온도 및 그룹화에 필요한 경감 계수를 추가하는 것을 잊지 마세요.

태양광 + 배터리 시스템에 VA 사이징이 중요한 이유

태양광 인버터와 배터리 인버터는 일반적으로 kW(연속 실제 전력) 및 kVA(피상 전력) 단위로 지정됩니다. 인버터의 크기를 와트 단위로만 측정하면 PF가 1 미만일 때 전류 전달 능력에 과부하가 걸릴 위험이 있습니다. 실질적인 의미

• 인버터: AC 출력 시 피상 전력을 공급해야 합니다. PF가 불량하면 인버터의 전류 제한이 정격 와트보다 먼저 도달할 수 있습니다.

• 배터리: DC 측 전류는 인버터 전력에 연결되며, AC 측의 피상 전력이 높을수록 효율성을 고려한 후 배터리 전류가 높아집니다.

• 케이블 및 보호: 이는 피상 전력에 해당하는 실제 전류를 전달해야 하며, 크기가 작으면 전압 강하와 발열이 발생합니다.

• 서지 및 모터 시동: 모터와 컴프레서는 시동 시 정격 작동 전류의 몇 배에 달하는 전류를 소비할 수 있습니다. 인버터의 서지 성능(몇 사이클 동안의 kVA)이 매우 중요합니다.

태양광/배터리 설치자를 위한 실용적인 사이징 흐름:

1. 모든 연속 실제 부하를 와트 단위로 합산합니다.

2. 각 부하의 PF를 추정합니다(저항 ~1.0, LED/SMPS ~0.9, 모터 ~0.6~0.85).

3. VA = W / PF를 사용하여 각각을 VA로 변환하고 VA를 합산합니다.

4. 마진을 추가합니다(일반적으로 향후 확장과 한도 근처에서 운영하지 않기 위해 20-30%를 추가합니다).

5. 인버터 효율을 고려합니다(예: 인버터 효율이 96%인 경우 그에 따라 DC 측 전력을 늘립니다).

6. 모터 또는 임펄스 부하에 대한 인버터 서지 정격을 확인하세요.

역률 보정 - 도움이 되는 경우

PF를 개선하면 주어진 W에 대한 VA가 감소하여 필요한 변압기 또는 인버터 크기를 줄일 수 있습니다. 산업 환경에서는 커패시터를 추가하면 PF를 0.8에서 0.95로 높이고 청구되는 수요 요금과 장비 크기를 크게 줄일 수 있습니다. 소규모 주거용 태양광 설치의 경우 PF 보정은 덜 일반적이지만, 최신 인버터는 설계상 거의 균일 PF를 제공하고 필요한 경우 무효 전력 제어를 지원하는 경우가 많습니다.

실제적인 함정과 이를 피하는 방법

• 모든 로드에 대해 PF = 1.0이라고 가정합니다. 많은 모터 및 전자 부하의 PF가 1 미만입니다. 항상 제조업체 사양을 확인하거나 True-RMS 전력계로 현장에서 측정하세요.

• 서지 요구 사항을 무시합니다. 모터, 펌프 및 냉장고에는 충분한 단시간 kVA 정격의 인버터가 필요합니다.

• 인버터 효율은 잊어버리세요. 항상 변환 손실을 고려하세요: 필요한 DC 입력 = AC 부하/인버터 효율.

• 고조파를 간과합니다. 비선형 부하는 발열 및 유효 전류를 증가시킬 수 있는 고조파를 생성하므로 예상 고조파 왜곡에 적합한 장비를 선택하세요.

• 주변 부하 경감 무시. 인버터와 변압기는 고온에서 용량이 손실되므로 고온 인클로저에 설치할 때는 경감 곡선을 참조하세요.

필드 크기 조정을 위한 빠른 체크리스트

1. 모든 부하와 해당 와트를 나열합니다.

2. 현실적인 PF 값(또는 측정값)을 할당합니다.

3. 로드당 VA를 계산하고 합산합니다.

4. 20-30% 안전 마진을 추가합니다.

5. 시작 부하에 대해 연속 kVA ≥ 최종 VA 및 서지 용량이 있는 인버터/변압기를 선택합니다.

6. 인버터 효율과 배터리 DC 측 전류를 고려하세요.

7. 계산된 전류 및 경감 계수를 사용하여 케이블 및 보호 장치의 크기를 결정합니다.

8. 고조파를 확인하고 필요한 경우 비정현파 전류에 적합한 장비를 선택하세요.

마무리 노트

와트와 VA 간의 변환을 마스터하면 이론적 부하 계산과 견고하고 수명이 긴 설치 사이의 격차를 해소할 수 있습니다. 가정용 인버터, 상업용 변압기 또는 태양열 배터리 플랜트의 크기를 측정할 때 VA(및 역률)를 기본 크기 측정으로 사용하면 사양 미달을 방지하고 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 확실하지 않은 경우 휴대용 진성 전력계와 클램프 전류계로 측정하면 현장에서의 실제 상황을 알 수 있습니다. 전문적인 장비를 선택하려면 명확한 kVA 정격, 적절한 서지 기능, 공개된 경감 곡선을 갖춘 구성 요소를 선택하여 실제 조건에서 시스템이 설계된 대로 작동하도록 하세요.