펌프 관련 전기 용어

펌프를 이해하는데 필요한 전기 값인 전력 소모량, 전압, 전류, 역률에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

펌프 관련 전기 용어

 

펌프의 성능자료를 분석하기 위해서는 다양한 전기 수치들에 대한 이해가 필요하다. 그 중에서 가장 기초적이며 중요한 전기 값인 전력 소모량(동력 및 효율), 전압, 전류, 역률에 대해 기술하였다.

 

 

동력 (P)

펌프는 다음 그림 1과 같이 몇 가지 요소로 이루어져 있으며 각 요소의 동력값은 상이하며 다음과 같이 세 가지 동력이 존재한다.

 

 

<그림 1> 펌프의 운전과 관련된 다양한 동력 공급 전원(Source: 태진에프티 기술자료)

 

P₁ (전기 동력)

 공급 전원을 통하여 모터로 입력되어 소모되는 전력, 실제로 펌프운전에 따른 에너지 비용을 산출하는 근거가 됨.

 

P₂ (기계동력)

 모터로부터 출력되는 동력, 커플링을 통한 동력전달이 이상적인 상태에서는 펌프로 전달되는 동력을 의미하며 축동력이라고 칭함. 

 

PH (수동력)

 펌프를 통하여 유체에 전달되어 유량 및 압력으로 나타내어지는 동력.

 

일반적으로 펌프의 동력이라 함은 상기 P₂ 값을 의미하며 W 또는 kW 단위로 나타낸다.

 

 

 

효율 (n)

일반적으로 펌프의 효율은 주로 펌프 부분에만 해당하는 효율을 나타낸다. 

펌프 부분의 효율은 펌프 하우징의 형상, 임펠러와 디퓨저 설계, 각 부품의 표면 거칠기 등에 의하여 결정된다. 하지만, 펌프의 운전에는 펌프 부분외에 모터의 역할도 중요하기에 펌프 전체의 효율은 모터 효율도 고려해야 한다.

 

만일, 펌프의 회전 수를 제어하기 위하여 인버터를 사용할 경우 전체 효율 계산시 인버터 효율 까지도 고려해야 한다.

 

 

 

전압 (U)

 

배관 상에서 압력 차이에 의해 유체의 흐름이 발생하듯, 전기 회로에서는 전압에 의하여 전류가 발생한다. 전압은 볼트(V) 단위로 표시되며 1.5V 건전지와 같은 직류전원(DC)과 일반적으로 가정 등에 공급되는 교류전원(AC)이 있다.

 

교류 전원의 공급 체계는 각 국가마다 차이점이 있다. 하지만, 일반적으로 3상의 전원선 (L₁, L₂, L₃)과 중립선 (N)으로 이루어져 있다.

 

이 4개 전선외에도 접지를 위한 전선이 추가된다. 그림 2 참조.

 

<그림 2> 공급 전원 3x380V/220V

예를 들어, 3x380V/220V 공급 전원의 경우, 각 상간의 전압은 380V이며, 각 상과 중립선 (N)과의 전압은 220V 이다.

 

상간 전압 및 각 상과 중립선(N) 간의 전압은 다음의 공식에 의하여 계산된다.

 

 

 

전류 (I)

전류는 전기의 흐름이며 암페어(A) 단위로 표시된다.

전기 회로에서의 전류량은 공급 전원의 전압과 회로 내의 저항 및 임피던스에 의하여 결정된다.

 

 

동력(P)와 역률 (cosφ or PF)

펌프의 운전과 관련하여 전력 소모량은 중요한 펌프 선정의 근거가 된다.

일반 교류 모터를 사용한 펌프의 경우, 펌프의 운전으로 인한 동력 소모량은 공급전원의 전압, 전류, 모터의 명판에 표기된 역률 cosφ 값에 의하여 결정된다.

역률 cosφ는 전압과 전류의 위상차이 이며 Power Factor (PF)로 표시되는 경우도 있다.

펌프의 운전에 따른 전력 소모량을 의미하는 P₁ 동력은 공급 전원이 단상인지 또는 삼상인지에 따라 다음의 공식으로 계산된다.

 

 

Reference : 태진에프티 기술자료