전력 손실 계산기 - 전압, 전류, 도체저항, 효율 공식
전력 손실 계산기
전력 손실과 효율을 계산합니다
기본 전기 정보
입력 전압
회로 전류
회로 특성
회로의 저항값
회로의 역률 (0~1)
도체 특성
전선의 길이
전선의 직경
전선의 재질
계산 결과
I²R 손실
전선에서의 전압 강하
단위 면적당 전류
전력 전달 효율
손실로 인한 연간 비용
전력 손실 계산기의 이해
전기 회로에서 흐르는 전류가 저항을 지날 때 일부 에너지가 열로 소모되며, 이를 전력 손실(Power Loss)이라고 합니다. 전력 손실은 송전, 배전 설비 등 다양한 전기 시스템에서 에너지 효율과 직결되는 중요한 요소입니다.
전력 손실 계산 원리
해당 계산기는 다음 정보를 통해 전력 손실과 전압 강하, 효율 등을 구합니다.
- 회로 전압(V)
- 회로 전류(I)
- 부하 저항(R)
- 역률(PF)
- 도체(전선) 길이(L), 직경(D), 재질(구리/알루미늄/철)
1. 도체 저항률 (Resistivity)
- 구리(copper): 약 1.68e-8 ohm·m
- 알루미늄(aluminum): 약 2.82e-8 ohm·m
- 철(iron): 약 9.71e-8 ohm·m
2. 도체 저항 (Conductor Resistance)
도체의 길이 L, 단면적 A, 저항률 r(roh)로부터 계산:
R_conductor = ( r * L ) / A
- r: 재질별 저항률 (ohm·m)
- L: 전선 길이 (m)
- A: 단면적 (mm^2)
(전선 직경 D를 이용, A = pi * (D/2)^2 )
3. 총 저항
R_total = R + R_conductor
- R: 회로에 존재하는 다른 저항 (ohms)
- R_conductor: 전선 저항 (ohms)
4. 전력 손실 (Power Loss)
P_loss = I^2 * R_total
- I: 회로에 흐르는 전류 (A)
- R_total: 총 저항 (ohms)
5. 전압 강하 (Voltage Drop)
V_drop = I * R_total
6. 전류 밀도 (Current Density)
J = I / A
- I: 전류 (A)
- A: 전선 단면적 (mm^2)
7. 효율 (Efficiency)
입력 전력 대비 실제 사용 가능한 전력 비율:
효율(%) = [(P_input - P_loss) / P_input] x 100
여기서 P_input = V x I x PF
(V: 전압, I: 전류, PF: 역률)
8. 연간 에너지 비용 (Annual Energy Cost)
연간 시간(24시간 x 365일)과 kWh당 단가를 곱해 간단히 추정:
Annual Cost = (P_loss x 24 x 365 x 전력단가) / 1000
(예: kWh당 100원 가정)
사용 방법
- 전압(V)을 입력
- 예: 220 V, 380 V 등
- 전류(I)를 입력
- 예: 10 A, 20 A 등
- 저항(R)을 입력
- 회로에서 이미 파악된 부하 저항값(ohms)
- 역률(PF)을 입력
- 0~1 사이 (예: 0.8, 0.95 등)
- 전선 길이(L)와 직경(D)을 입력
- 전선이 실제로 사용되는 길이(m), 직경(mm)
- 전선 재질(구리, 알루미늄, 철)을 선택
- 계산하기 버튼 클릭
- 입력값 기반으로 즉시 결과 표시
- 초기화 버튼 클릭
- 모든 입력값 및 결과를 재설정
계산 결과 해석
| 결과 항목 | 의미 |
|---|---|
| 전력 손실 (W) | I^2 R_total에 의한 열손실 (W 단위) |
| 전압 강하 (V) | 선로에서 발생하는 전압 강하 (V 단위) |
| 전류 밀도 (A/mm^2) | 단면적 대비 전류. 과도 시 발열 및 안전 문제 발생 |
| 효율 (%) | (입력 전력 - 손실) / 입력 전력 x 100 |
| 연간 에너지 비용 (원) | 손실 전력으로 인해 1년간 소비되는 전력 비용 |
실무 적용 팁
전선 규격 선정
전류량 대비 적절한 단면적을 선택하여 과도한 발열 및 손실을 최소화합니다.역률 개선
역률이 너무 낮으면 동일 전류 대비 유효 전력이 줄어듭니다. 콘덴서 등을 통한 역률 개선으로 에너지 효율을 높일 수 있습니다.전선 길이 최적화
불필요하게 긴 배선은 저항 증가와 추가적인 전력 손실을 유발합니다.정기 점검
연결 부위나 단자의 접촉 불량은 실제 저항을 높일 수 있으므로, 주기적인 점검으로 손실을 줄입니다.온도·환경 영향 고려
고온 환경에서는 저항률이 증가하므로, 열 관리와 재질 선택이 중요합니다.
결론
전력 손실은 설비 효율과 경제성에 직접적인 영향을 미칩니다. 본 전력 손실 계산기는 기본적인 입력값만으로도 대략적인 손실 규모와 비용을 추정할 수 있게 하여, 에너지 절감 및 설비 개선에 유용한 정보를 제공합니다.
적절한 전선 규격, 역률 관리, 그리고 주기적 점검을 통해 전력 손실을 줄이고 효율을 높일 수 있습니다.
키워드
- 전력손실 (Power Loss)
- 전압강하 (Voltage Drop)
- 도체저항 (Conductor Resistance)
- 역률 (Power Factor)
- 전류밀도 (Current Density)
- 효율 (Efficiency)
- 에너지절약 (Energy Saving)
- 전선규격 (Wire Gauge)