고조파 & 왜형파 (Harmonics & Distortion Factor)

이번 포스팅은 고조파에 대해 알아보는 시간을 가져보도록 하겠습니다.

(번외로 향후 87 계전기의 고조파 테스트를 하는 방법에 대해 올릴 예정입니다.)

 고조파에 대한 개념을 이해하기위한 자리를 마련하였습니다.

플리커 현상과 같이 고조파 대책만을 공부하는 경우를 대비하여

한 번쯤 읽고 갈만한 가벼운 내용으로 준비하였습니다.

퓨리에 급수

1.고조파(Harmonics)

 

먼저, 고조파의 사전적 의미를 찾아보면 다음과 같습니다. 주파수가 n배인 파동을 제 n차 고조파라 하며 음의 경우 배음에 해당하는 것으로, 전기진동, 전자파 등의 경우에 사용됩니다. 또한, 기본 진동수에 대해 그 배수에 따라 제 2고조파 제 3고조파라고 합니다.- 출처 두산백과

 

고조파는 공급 계통의 정현파전압을 비선형부하에 인가하게되면 비정현파의 부하전류가 계통내로 흐르게 됩니다. 이때 전류는 전원임피던스에 의해 전압강하가 발생하게 되고, 이와 같은 전압강하에 의해 정현파의 전원전압은 왜곡된 파형을 갖게 됩니다. 이것을 왜형파라고 하는데 이 왜형파에는 우리가 사용하는 정현파의 값과 고조파의 값이 합산되어 있습니다.

이렇게 위와 같이 퓨리에 급수 형태를 띄게 됩니다. 여기서 A0는 직류분을 의미하며 A1*Cos(wt) + B1*Sin(wt)가 우리가 아는 정현파가 됩니다. 그리고 나머지 부분을 n차 고조파라 일컫습니다.(여기서, w=2pie*f)

 

2. 왜형률

그렇다면 왜형률이란 무엇일까요? 왜형률은 기본파전압대비 고조파성분의 값으로 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

 

여기서 V1은 기본파의 전압을 의미하며 Vn(n=2이상)은 고조파 전압을 의미합니다.

쉽게 말하자면 우리가 사용하는 전압이 60Hz일 때 제 2차 고조파는 120Hz, 제 3차고조파는 180Hz, ..... 가 되는 것 입니다.

 

3.고조파 원인과 대책

 

이렇게 기본적인 개념에 대해 알았다면 이번에는 전기기사에 용이하도록 고조파 원인과 대책에 대해 알아 보도록 하겠습니다.

 

먼저, 고조파의 원인은 아래와 같습니다. 

그렇다면 이 고조파의 영향은 다음과 같습니다.

마지막으로 고조파를 경감하기 위한 대책은 다음과 같습니다.

긴글 읽어 주셔서 감사합니다.