RTO care

   

화면 캡처: 2013-09-23 오전 11:08

   

   

  • Inverter 쓰다보면 Motor에서 전기적 소음이 발생하는 경우가 있습니다.
    전화로 문의를 해본결과 캐리어 주파수를 조정하면 소음을 제거할수 있다는 
    답을 얻어 그렇게 실행을 해본 결과 전기적 소음이 제거 되었습니다. 대충
    리어 주파수의 개념은 알고 있는데 Inverter에서 캐리어 주파수가 어떤일을 
    하는지 도통 이해가 가지 않아 이렇게 Mail 보냅니다. Mail 확인해보시
    답을 주셨으면 합니다.
  • 안녕하세요? LG산전입니다.

    캐리어주파수는 다른 말로 스위칭주파수라고도 합니다.
    인버터는 크게 나눠서 교류를 직류로 바꾸는 컨버터부와 직류를 평활하는 콘덴서부, 직류를 다시 교류로 바꾸는 인버터부로 구분합니다. 캐리어주파수는 인버터부에서 iGBT소자를 이용해서 On/Off 스위칭하는 속도를 의미합니다. On/Off 속동가 캐리어주파수라는 의미입니다. 캐리어주파수가 높으면 출력전류의 파형이 거의 정현파에 가깝게 됩니다. 그런 원리로 모터에서 발생하는 소음이 줄어드는 대신 스위칭시 발생하는 노이즈 성분은 증가를 하게 되서 노이즈에 민감한 주변기기가 있다면 대책을 강구해야 합니다.

    감사합니다.

       

    원본 위치 <http://kr.lsis.biz/ls/support/qna_view.asp?SEQ=11422&page=819&QNA_Type=&cat1=&cat2=&cat3=&ep_like1=&searchkey=&ref=1624&sDate=&eDate=>

       

       

    화면 캡처: 2013-09-23 오전 11:22

       

       

       

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디지털 회로

기기류2016. 6. 27. 11:15

3. 디지털 회로(p92)                참고사이트 : http://web.edunet4u.net/~jaehyunk/ch3-1.htm

  불 대수

      (boolean algebra)  란 ?

 어떤 명제가 참(true)인가, 거짓(false)인가를 논의하는 것으로

   

 논리 값이 참일 때에 "1", 거짓일 때에 "0"   을 대응시킨다.

 (가) 불 대수를 이용한 논리 연산의 결과는 1또는 0으로 표현.

       1일 경우 : 논리의 참, 스위치의 ON, 신호의 유 등의 상태

       0일 경우 : 논리의 거짓, 스위치의 OFF, 신호의 무 등의 상태

   

(나) 불 대수는 논리 회로를 다루는 데 편리한 도구로 이용되고 있으며, 통신 분야 및 컴퓨터의 논리회로 설계 분야 등에 널리 이용되고 있다.

(다) 불 대수에서 취급하는 기본적인 연산

       논리곱(AND)

      논리합(OR)

      논리 부정 (NOT) 등.

(라) 불 함수 : 불 대수에 의하여 표현된 식. 불 함수는 불 변수와 기본 연산인 논리곱, 논리합, 논리 부정으로 표현한 식으로, 불 대수를 논리 대수라고 하듯이 불 함수를 논리 함수 또는  논리식이라 고 한다.

   

※ 불 대수의 기본 연산

 

입 력

  

출 력

  

  

A

B

논리곱

논리합

베터적논리합

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

(가) 논리곱 : 두 가지 조건이 연속될 때 앞의 것도 참이고, 다음 것도 참 이어야 한다는 논리.

                   

  

(나) 논리합 : 두 가지 조건의 명제에서 둘 중 하나만 만족해도 되는 경우.

                    

  

(다) 논리 부정 : 현재의 명제를 부정하는 것으로, 현재의 조건이 참인 경우 결과는 거짓이 된다.

                    

  

(라) 배타적 논리합 : 두 개의 명제가 반대되는 조건으로 논리합의 형태를 취하여

와 같은 논리 관 계를 배타적 논리합  (exclusive OR)라 한다.

                    

   

※ 불 대수의 기본법칙

(가) 불 대수의 공리 : 1과 0의 두 가지만 존재함으로써 1이 아닌 것은 당연히 0이 된다. 이와 같이, 증명할 필요가 없는 기본적인 식을 공리라 한다.

        

(나) 불 대수의 기본 정리 : 불 대수의 특성에 의하여 어떤 변수는 두 가지 중 하나만 기억할 수 있으므로,  특정 조건에서의 결과가 이미 정해진 것과 같은 것을 기본 정리라 한다.

        

(다) 교환 정리 : 불 대수식에서 연산 순서를 바꾸어도 결과가 동일하게 되는 것을 말함

                       예) A + B = B + A, A B = B A

(라) 결합 정리 : 괄호 내에서 먼저 결합된 것을 순서를 바꾸어 괄호 바깥의 것과 먼저 결합하여도  결과가 같게 되는 것.

                       예) A + ( B + C ) = (A + B) + C, A ( B C ) = ( A B ) C

(마) 분배 정리 : 괄호로 동일한 연산을 묶은 것은 괄호 바깥의 요소가 내부의 요소에 공통적으로 할당되므로, 개별적으로 할당한 것을 괄호 내부의 연산으로 수행하여도 결과가 같게 되는 정리.

                        예) A ( B + C) = AB + AC, A + ( B C ) = (A + B)(A + C)

       <증명> (A + B)(A+C) = AA + AC + BA + BC = A + AC + AB + BC = A(1+C+B) + BC = A + BC

(바) 부정 정리 : 현재의 명제를 부정하는 것이므로, 부정을 다시 부정하면 긍정이 된다.

                          

(사) 드 모르간(De Morgan)의 정리 : 두 개 이상의 변수가 함께 부정으로 묶여 있을 때 이들을 개별적으로 분리하는 경우와 이것과 반대되는 경우에 대한 정리이다.

                          

   

(1) 기본 논리 게이트

1) AND 게이트

               

   

   2개 이상의 스위치가 있는 회로에서, 모든 스위치가 ON일 때 출력이 ON이 되고, 어느 하나의 스위치 또는 모든 스위치가 OFF일 때 출력이 OFF되는 회로를 논리곱 회로(AND gate)라 한다.

   

진리표의 입·출력을 식으로 정리하면 아래의 불 대수식과 같다

   

불 대수식 : Y = A · B (Y=A AND B라 읽는다)

2) OR 게이트

               

   

    2개 이상의 스위치가 있는 회로에서 모든 스위치가 OFF일 때 OFF되고, 어느 하나의 스위치 또는 모든 스위치가 ON이 될 때 ON되는 회로를 논리합 회로(OR gate)라 한다.

   

진리표의 입·출력을 식으로 정리하면 아래의 불 대수식과 같다

   

불 대수식 : Y = A + B (Y=A OR B라 읽는다)

3) 인버터(inverter)

   

                  

     입력 A가 1일 경우에 출력이 0이 되고, 입력 A가 0이 될 때 출력이 1이 되는 회로이다.

즉, 입력과 출력이 서로 반대로 동작하는 회로를 논리 부정(NOT) 회로라 한다.

   

     (Y = NOT A라 읽는다)

   

4) NAND 게이트

   

   

   

   논리곱 부정 회로(NAND gate)란 회로의 왼쪽 부분은 AND gate로 구성되어 있고, 회로의 오른쪽 부분은 NOT gate로 구성되어 있는 회로로서, 그 동작상태를 살펴보면 AND gate와 정반대로 동작함을 알 수 있다.

   즉, 회로의 왼쪽부분은 AND Gate와 같고, 오른쪽 부분은 NOT Gate와 같다. NAND Gate는 아래 그림과 같이 AND Gate와 NOT Gate를 연결해 놓은 것이라 생각하면 된다.

   

   NAND gate 논리기호로는 그림과 같이 NOT gate의 논리기호 중 삼각형 부분을 떼어내고 원 부분만 AND gate에 붙여놓은 형태의 그림을 사용한다.

   

5) NOR 게이트

   

   

   

   논리합 부정 회로(NOR gate)란 회로의 왼쪽 부분은 OR gate로 구성되어 있고, 회로의 오른쪽 부분은 NOT gate로 구성되어 있는 회로로서, 그 동작상태를 살펴보면 OR gate와 정반대로 동작함을 알 수 있다.

    즉, 회로의 왼쪽부분은 OR Gate와 같고, 오른쪽 부분은 NOT Gate와 같다. 즉 NOR Gate는 아래 그림과 같이 OR Gate와 NOT Gate를 연결해 놓은 것이라 생각하면 된다.

   

    NOR gate 논리기호는 NAND gate와 마찬가지로 NOT gate의 원 부분만 OR gate에 붙여 놓은 형태의 그림을 사용한다.

   

   

6) XOR 게이트

   

   

  두 개의 입력이 같을 때(모두 ON(1)이거나 OFF(0)) 0이 되고, 두 입력이 다를 때(하나가 ON(1)이면 다른 하나는 OFF(0)) 1이 되는 회로는 배타적 논리합(EOR) 회로라 한다.

   

   즉, 출력 Y중 1이 되는 입력 A와 B의 상태를 논리식으로 적용하면 된다. 즉, A값이 0일 경우에는

로 표현하고, A값이 1일 경우에는 A로 표현한다. B의 경우에도 A와 동일한 방법을 적용하여 위 진리표의 출력 Y에 대한 논리식을 구성하면 아래와 같다

  

   

7) XNOR 게이트

두 개의 입력이 같을 때(모두 ON(1)이거나 OFF(0)) 1이 되고, 두 입력이 다를 때(하나가 ON(1)이면 다른 하나는 OFF(0)) 0이 되는 회로이며, XOR 게이트와 반대의 성격을 띤다.

p95 그림 2-54 참조

   

(2) 기본 논리회로

1) 가산기 회로

가) 반 가산기

    반 가산기(HA: half adder)는 사칙 연산을 수행하는 기본 회로이며, 2진수 한 자리를 나타내는 두 개의

수를 입력하여 합(Sum)과 자리올림 수(Carry)를 구해 주는 덧셈 회로로서, 컴퓨터 내부에서 가장 기본

적인 계산을 수행하는 회로이다.

     회로 동작상태를 보면 EOR gate와 동일한 연산동작을 수행하므로, 합에 대한 논리회로는 일반적으로

아래 그림의 (a)와 같이 EOR gate를 이용하여 구성하고, 그림 (b)는 반 가산기에 대한 논리기호이다.

1 자리의 2진수 2개를 연산할 때, 입력되는 변수를 A와 B라 하고, 계산 결과의 합(sum)을 S, 자리

올림(carry)을 C라 하면 진리표는 아래 표와 같다.

   

나) 전 가산기

     전 가산기( FA : full adder) 는 3개의 비트를 더하는 논리회호 (자리올림수 carry 까지 덧샘해줌)

A

B

C

CARRY

SUM

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

   

   

   

출처: <http://jojo.namoweb.net/elec-5/digital_circuit.htm>

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전자회로의 기초

기기류2016. 6. 27. 11:12

2. 전자회로의 기초

   

 ( 1 ) 정류회로

1) 정류 회로의 구성

정류회로 : 교류로부터 직류를 얻어내는 회로

    ▶ 평활회로 : 완전한 직류를 얻기위해 사용된다.

    ▶ 정전압안정회로 : 출력 전압을 정해진 전압으로 일정하게 유지해줌

     V : 무 부하 경우의 출력전압  

     Vo : 전부하 경우의 출력전압

 [1] 반파 정류 회로

다이오드 등의 정류 소자를사용하여 교류의 (+)

     반 사이클만 전류(id)를 흘려서 부하에 직류를  흘리

     도록 한 회로.

   

반파정류효율

       

   rf  = 다이오드 순방향 저항값

    무 부하 RL = 일 때 정류효율은 = 40.6 [%]

 반파정류회로의 맥동율 = 1.21

                                                                                                            

   

  [2] 전파 정류 회로

 다이오드를 사용하여 교류의 +, - 어느 반 사이클에      대해서도 정류를 하고, 부하에 직류 전류를 흘리도록      한 회로.

중간 탭이 있는 트랜스 필요

입력전압 (+) 반주기 = D1은 통전, D2는 OFF

                  (-) 반주기 = D2은 통전, D1는 OFF

맥동율 = 0.482

정류효율 => η = 81.2 [%]

  [3] 브리지 정류 회로                                                                                    

   

전파 정류 회로의 일종으로, 다이오

    드 4개를 브리지 모양으로 접속하여

    정류하는 회로. 중간 탭이 있는 트랜

    스를 사용하지 않아도 되나 많은 다

    이오드가 필요하다.

   

처음(+) 반주기 동안 = D1, D3 동작

                                    D2, D4 OFF

   

 다음(-) 반주기 동안 = D2, D4 동작

                                    D1, D3 OFF

● 가장많이 사용되는 방식

   

배전압 정류 회로 :

 ■ 반파 배전압 정류회로

 처음 (-) 반주기 D1, D2 도통 C1과 C2에 충전 = Em

     다음 (+) 반주기 D1 OFF 되어 C1에 충전된 전압

     D2로 방전하면서 이미 Em 전압만큼 충전된 C2

     Em이 가해져 충전되면서 2Em이 된다.

 ■ 전파 배전압 정류회로

 ● 처음 (+) 반주기 D1도통, D2 OFF C1에 충전 = Em  다

     음 (-) 반주기 D1 OFF, D2 ON 되어 C2에 충전 = Em

     RL 위치에서보면 C1과 C2의 충전전압인 2Em이 항상

     걸리게 된다.

   

(2) 증폭회로     참고사이트 : http://211.34.67.4/~choys/elec/3-1-1.htm              

   

   전기적 입력 신호의 전압, 전류 또는 전력을 이것 보다 큰 출력 신호로 변화시키는 장치    (일종의 에너지 변환기)

    변압기는 입력보다 큰 출력을 얻을 수 있으나 에너지의 증폭은 될 수 없으므로 증폭

회로라 할 수 없다.

  [1] 저주파 증폭회로

 ●  저주파 증폭회로는 음성, 음악 등의 가청주파수인 전기 신호

      를  증폭하는 회로

 ● C1, Co, Ce 는 입력 신호의 최저 주파수에 대해서 낮은 임피던

     스를 가지는 수십[uF] 이상의 콘덴서를 사용할 필요가 있다

 ● Re는 회로의 안정도를 높이기 위한 저항 : 온도 상승에 의한

     열 파괴를 방지할 수 있다

     <온도가 상승하여 전류가 증가하면 이미터 전위가 높아지고

       베이스-이미터간 전압이 떨어져 역으로 컬렉터 전류감소>

  [2] 고주파 증폭회로

 ● 고주파 증폭회로는 수백[kHz]~수십[kHz] 정도의 주파수인

     전기신호를 증폭하는 회로

 입출력회로는 LC동조회로를 사용하여 필요한 주파수만을

     증폭한다

 CN 및 RM은 출력측으로부터의 정궤환에 의한 발진을 막기

     위한 중화회로이다

 ● CT와 LT중 어느것을 가변소자로 치환함으로써 동조주파수

     를 변화한다.

  [3] 전력 증폭회로

   

 ● 스피커를 통해 음(소리)로 변환시키기 위

     한 전기에너지 증폭을 말함

 전력증폭회로는 보통 푸시풀(push pull)

     회로가 많이 이용되며

     싱글엔디드 (singe ended type)형과

     더블엔디드 (double ended type)형이 있다

 ● 싱글엔디드형 푸시풀 회로는 출력측에

     랜지스터가 필요없기 때문에 최근에 각종

     전력 증폭회로에 많이 사용한다.

 ● 증폭의 종류는 A급, AB급, B급, C급 으로

     나눈다

     A급 : 효율은 낮으나 왜형은 적다

     B급 : 효율은 좋으나 왜형이 크다

     AB급 : 많이 사용

     C급 : 고주파 증폭에 사용 : 효율이 대단히

              높다

   

[3] 연산증폭회로 ( OP AMP : operation amplifier )                                                    

   

      ▶ 기본적인 아날로그 컴퓨터에서 연산을 수행하기 위하여 사용되는 기본소자

      ▶ 높은 이득을 가지는 고성능 직류증폭기

   

 ● 입력신호가 OP AMP의 비반전(+) 입력

     단자에 입력이 가해짐

 ● 입력신호가 OP AMP의 반전(-) 입력단

     자에 입력이 가해짐

   

  ▶  각종 제어회로에서 신호의 증폭, 반전, 가산, 감산 등의 연산을 수행하여 실행한다.

  ▶  트랜지스터와 저항들의 집합체

  ▶ 입력신호의 시간적 변화에 비례하여 출력이 얻어지는 미분회로 적분회로에 등에 사용

                                                                                                                                  

   

   

   

출처: <http://jojo.namoweb.net/elec-5/power_amp.htm>

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Ⅱ. 전자소자와 전자회로이 기초       전기일반목차                     

   

1. 전자소자

(1)다이오드

[1]반도체                                                                                                          

   

 ▷ 도체 : 저항값이 "0"에 가깝다 -> 금속

 ▷ 반도체 : 저항값이 도체와 반도체 중간 ->Ge, Si

 ▷ 부도체 : 저항값이 수십 ㏁ 이상 ->종이, 운모

    

 (가) 진성반도체 : 일반적으로 외각 전자가 4개인 순수한 반도체

   ▶ 불순물 반도체 ( p형과 n형 반도체를 말함)   진성반도체(가전자 4개)에 가전자가 3개 또는 5개

       인 원자를 섞어서 만듬

   ▶ 공유결합 : 원자들이 서로 균형있게 결합된 상태   (전자서로 공유)

       

   (나) 자유전자 : 전자가 공유결합에서 벗어난 전자   (전류의 흐름은 자유전자에 의해서 이루어짐)

   ▶정공 : 전자가 이탈한 자리

[2] n형 반도체와 p형 반도체                                                                                 

   

 (가) n형 반도체 : negative

  ◆ 진성반도체(4가 원자) + 5가 원자(비소, 안티몬) --> 자유전자 생성

      됨 --> 전기전도율 제어

(나) p형 반도체 : positive

 ◆ 진성반도체(4가 원자) + 3가 원자(붕소,인듐) --> 정공이 생긴다 -->

     전자가 정공으로 이동

(다) 다수 반송자와 소수 반송자

  반송자(carrier) : 전하를 운반하는 전자나 정공

반도체

다수 반송자

소수반송자

n형

전자

정공

p형

정공

전자

[3] 도너(doner)와 억셉터(acceptor)                                                          

   

  1)도너 : n형 반도체를 만드는 5가의 불순물 원자 다수 반송자인 전자를 만든다(인, 비소, 안티몬)

  2)억셉터 : p형 반도체를 만드는 3가의 불순물 원자 다수 반송자인 전공를 만든다(붕소, 알루미늄,

                 인듐)

     

[4] p형 및 n형 반도체의 접합

-그림과 같이 n형과 p형 반도체를

    접합시킨다

     (기계적 접합이 아니고 화학적 접

       합)

-접합면에서 전자와 정공이 상대방

      층으로 확산하여 공핍층을 형성

      하게 된다.

-공핍층에는 전자와 정공이 존재하

    지 않으며, Vd의 확산전위차가 생

    기게 된다

-공핍층을 콘덴서와 같은 용량의 기

  능을 가진다고 볼 수 있으며, 이것을

  장벽용량 혹은 공간 전하 층이라고

  한다

-응용 : 다이오드와 트랜지스터를 만

   드는 기본이다.

[5] pn 접합에 전압을 가한 경우                                                                        

   

(가) 순방향 특성

    -n형 반도체에 (-)전압, p형 반도체에 (+)전압을 가 한상

     태-->공핍층이 사라지고 전류흐름(순방 향 전류) -->

     스위치 ON 상태

    -순방향 전류 : 전자와 정공의 확산의 원리로 흐름

   

(나) 역방향 특성

     -n형 반도체에 (+)전압, p형 반도체에 (-)전압을 가 한

       상태--> Vd 확산전위차 강화 (공핍층 확대)   -->전

      자와 정공 이동 없음-->스위치 OFF상태

    -누설전류 : 역전압을 걸어도 진성반도체에 의한 극 소

      수의 전자와 정공에 의해 흐르는 전류

   

[6] 다이오드의 전기적 특성

   

   

   

  

  

   

-그래프 중요-->순방향 쪽에서 순방

  향 특성에 의 해서 전류 급격히 증

  가  -->스위치 on 상태

-역방향 특성에 의해 역방향쪽 전

  류 흐르지 못함 off

[7] 특수 다이오드

    (가)제너다이오드   (Zener Diode)                                                                  

   

       

        

   

   

  

   

  -불순물농도가 높다-공핍층이 좁다

  -역전압인가-->Vz에서 전류급격히 증가(제너현상)

  -->제너전압

  -정전압다이오드 : Vz에서 전류의 변화에 따라 전압이 일정

    하다.

   

(나)가변용량 다이오드 (Variable capacitance diode)                                              

   

        

   

   

  

   

   -역방향 전압이 가해진 pn접합 -->콘덴서(정전용 량) 기능

    을 가짐--> 에 비례

   -역방향 직류전압으로 정전용량 변화시킴

  -용도 : FM 수신기, TV수신기의 국부발진기

    LC발진기의 C값 가변시킴

   

(다) 터널다이오스(tunnel diode)

   

   

  

-불순물 농도 매우 크게-->공핍층(공간전하영

  역)이 좁다.

-부성저항 특성-그래프에서 ⓐⓑⓒ로 변화 

  하는 과정

-용도 : 극초단파 발진기, 고속스위칭 회로

   

(라)발광다이오드 (LED light emitting diode)                                                       

   

     

   

   

  

 -순방향 전압인가-->발광

 -특징 : 수명이 길다,  소비전력이 적다, 응답속도가 빠르다, 여러 가지 색

            을 얻을 수 있다.

-용도 : 각종조명기구, 자동차 디지털계기 표시장치

(2) 트랜지스터 (transistor)

[1]트랜지스터의 구성과 동작

  

   

 [2]트랜지스터 동작                                                                                        

   

1) 전원연결

    -켈렉터 단자 +5100 [V] 이미터기준

    -베이스 단자에 (-) 전압

    -컬렉터 접합 -->역방향 전압

    -이미터 접합 -->순방향 전압

2) 베이스층

    -다수반송자(정공)을 적게한다(npn형 기준)

    -폭을 매우좁게 만듬

3) 작용

     이미터전자->순방향전압에 의해-> 베이스

     로 확산 ->베이스에는 정공이 적어->베

     이스로 확산된  전자가 ->컬렉터 접합에 도

     착->컬렉터에 걸린 강한 역 전압에 의해 전

    자는 컬렉터 쪽으로 급격히 이동-> 큰 전류

     흐름

4) 베이스 전류 : 베이스 영역에 유입된 전자에

    의해 정공과 재결합이 부분적으로 일어나므

    로 약간의 전류흐름

   

[3] 회로소자에서의 트랜지스터 동작

  

 -베이스 IB 전류(수도밸브)

    -->Ic 전류제어 (물)

 -작용 : 증폭, 발진, 변조, 검파

   

[4]트랜지스터의 증폭작용                                                                                 

   

   

α: 베이스 공통 전류증폭율 ( 0.99 )

β: 이미터 공통 전류증폭율 ( 100 ) 5001000

ICBO : 컬렉터 접합의 누설전류

IE : 이미터 전류

IC =αIE + ICBO

IE = IE + IC

위 두식에서 ▶ IC = β·IB -(β+1) ICBO

※  α를 "0.99"로하면 β는100이 되고 α가 "1"에 가까울 수록β는 커지며 β가 5001000에 달하는

    트랜지스터도 있다.

[5]트랜지스터의 전기회로적 특성

     -트랜지스터의 표준동작(직류동작)

     컬렉터 전압 3100 [V]=>역방향 전압인가

     이미터 전압 12 [V]=>순방향 전압인가

       IC =αIE ==>α = 0.99--

       IC = β·IB ==>β=50500

    -교류동작 ic, ie, ib ==>직류동작과 같이 α,β 관계가 이루어 진다.

   

     ● 아래 표에서 각 회로별로 전류증폭율 및 임피던스, 용도를 잘 알아두자

   

◎트랜지스터의 형명 표시법                                                                                  

   

  

의 숫자 : 반도체의 접합면수

(0 : 광트랜지스터, 광다이오드, 1 : 각종 다이오드, 정류기, 2 : 트랜지스터, 전기장 효과 트랜지스터, 사이리스터, 단접합 트랜지스터, 3 : 전기장 효과 트랜지스터로 게이트가 2개 나온 것).

S는 반도체(Semiconductor)의 머리 문자.

의 문자 : A,B,C,D 등 9개의 문자

(A : pnp형의 고주파용, B : pnp형의 저주파형, C : npn형의 고주파형, D : npn형의 저주파용, F : pnpn사이리스터, G : npnp 사이리스터, H : 단접합 트랜지스터, J : p채널 전기장 효과 트랜지스터, K : n채널 전기장 효과 트랜지스터)

의 숫자 : 등록 순서에 따른 번호. 11부터 시작.

의 문자 : 보통은 붙지 않으나, 특히 개량품이 생길 경우에 A, B, …, J까지의 알파벳 문자를 붙여 개량 부품임을 나타냄.

예) 2SC316A npn형의 개량형 고주파용 트랜지스터

   

[6]트랜지스터의 종류

가)전계효과 트랜지스터 (FET field effect transistor)                                              

   

    1) 작용 : 전기장에 의한 전류제어 -->게이트 전압에 의해 -->증폭작용을 한다.

   

기호

p 채널

n 채널

극성

접합형

D : 드레인

S : 소 스

G : 게이트

MOS형

  

   

   

나) 단일접합 트랜지스터 UJT(unijunction transistor)                                              

   

   

   

   

  

-더블베이스 다이오드

-부성저항 특성이 있다

-용도 : 저주파 및 중간주파 범위 스위칭 소자

             SCR게이트 펄스용 트리거 소자

   

(3) 사리스터 thyristor

    - pnpn 4층구조의 반도체

    - 실리콘 제어 정류기

    < SCR : silicon controlled rectifier >                                                                       

   

   

   

  

[1] 동작원리

   

1) 구조

  A : 양극 ( 애노드 anode )

   K : 음극 ( 캐소드 cathode )

   G : 게이트 gate

 2) 작용

     - J1, J3에 순방향 전압 , J2에 역방향 전압(공핍층 증가)

     - 게이트에 (+)전압 인가 --> A-K 도통 (VBO 전압에서) 그림그래프 참조 -->통전상태

        -->턴 온 (Turn-ON)=점호

          

 3) VBO = 브레이크 오버 전압

 4) 브레이크 오버에 이르기까지 상태 : 순방향 저지  

 5) 통전시 사리스터 전압강하 12 [V]

 6) 통전상태 유지

     -게이트 전류와 무관

     -A-K사이 전류 수십[mA]이상 순방향이면 유지

 7) 턴 오프(Turn-Off) : 소호

     -A-K사이 전류 수십[mA]이하로 떨어지면 off

     -A-K사이 순간적인 역전압 인가

 8) 특성

     -소형이며, 경량이다

     -고속동작, 제어가 용이,

 9) 용도

     -개폐장치 (작은 전압으로 큰 전압 제어)

     -전력변환 소자

     -교류출력제어

  

   

[3] 다이액소자 (Diac)                                                                                                 

   

  

 1) 구조 : SCR을 2개 역병렬로 접속한 형태

 2) 작용

    - SCR-->순방향으로 작용

    - 다이액--> 양방향으로 작용 ==>교류제어

    - T1, T2 양방향에서 통전시킬 수 있음

 3) 용도

    -과전압 보호용

    -트리거 소자

   

[4] 트라이액 (Triac triode Ac switch)                                                                           

   

  

 1) 구조

   - 5층의 쌍방향성 소자

   - SCR을 역병렬로 접속하고 게이트 만듬

 2) 특징

   - 주 전류 양방향으로 흐름

   - 게이트 전류 양, 음 어는 전류에도 트리거

     됨

   - 교류전력 제어에 편리

 3) 용도

   -중, 소 교류전력 제어

   -위상 제어

   - ON/OFF 제어

   

 (4) 집적 회로(P80)                                                                                                   

   

   집적회로(IC)는 다이오드, 트랜지스터, 저항기, 콘덴서 등이 연결된 회로를 하나의 칩으로 구성한 한 개의 칩 안에

능동소자와 수동소자를 조합, 전자회로를 구성한 것이다.

※ IC의 장점

      초소형화 및 경량화

      신뢰성과 경제성 향상

      고속화

      기능의 단위 부품화

      사용의 편리함

1) IC의 종류

   

명 칭

소 자 수

소규모 집적회로(SSI)

100개 정도

중규모 집적회로(MSI)

1001,000개 정도

대규모 집적회로(LSI)

10,000개 정도

초대규모 집적회로(VLSI)

100,000개 정도

   

디지털 IC

논리용 IC

바이폴라 IC

TTL IC 등

  

  

MOS IC

CMOS IC, PMOS IC 등

  

메모리 기억용 IC

ROM, RAM

  

가) ROM(read only memory)

     전원이 차단되어도 기억 내용을 유지하는 IC 이며, 그 내용을 변화시킬 수 없다.

     mask ROM, PROM, EPROM 등이 있다.

나) RAM(read available memory)

    전원이 차단되면 기억 내용이 모두 지워지는 IC 이며, 데이터를 비순차적으로 읽고 쓸 수 있다.

    SRAM과 DRAM 이 있다.

    ▶ DRAM의 특징 : 회로가 간단하여 전력 소모가 적고, 작동 속도가 빠르며, 집적도가 높고,

                               가격이 저렴하여 대용량 기억장치에 주로 쓰인다.

2) IC의 특징

   소형의 가벼운 전자기기를 만들 수 있다.

    신뢰성이 높다.

    비용이 저렴하다.

    회로가 간단하게 된다.

    신호전달이 신속하다.

(5) 그 밖의 소자                                                                                                   

   

  1) 진공관 (p83 그림 참조) : 진공 중에서 전자의 운동을 이용하는 장치

   * 음극(cathode; K) : 전자 방출                                                                                 

   

   * 양극(plate; P) : 전자를 모음

   * 그리드(gride; G) : 전자의 이동을 제어함

   * 히터(heater; H) : 음극을 가열

    2극관과 3극관이 있으며 2극관은 정류작용을 하며 3극관은 증폭작용을 한다.

    3극 진공관의 문제점을 보완하여 제2그리드(스크린 그리드), 제3그리드(서프레서그리드)를 추가하여

        5극관으로 만들어 사용한다.

    각 그리드 작용 : 그림참조

    5극 진공관 작용 : 증폭, 발진, 변조, 검파 작용을 한다

2) 광전지 소자(p83 그림 참조)

  p형과 n형의 접합면에 빛을 쬐면 가전자와 정공이 분리되며 이들 숫자가 서로 달라 전위차가 생겨서 전원을 얻게된다(광전지)

   

종류 : pn접합형 광전지, 셀렌 광전지, 점접촉형 광전지, 태양전지

   3) 포토 트랜지스터(p83 참조)                                                                           

   

  npn 광 트랜지스터는 베이스는 투명한 창이며 이미터와 컬렉터       단자가 있다. 투명한 창(베이스)으로 빛이 들어오면 컬렉터와       이미터 사이에 큰 전류가 흐르게 된다.

         빛의 양에 따라 전류의 흐름을 제어할 수 있다.(빛의 양이

      많아지면 전류의 흐름도 커진다)

   

 ▶ 광감도 : 셀렌 광전지의 300~1000배 (즉 빛에 민감하게 작용한

                  다)

 ▶ 용도 : 광전변환소자

              (빛의 에너지를 전기에너지로변환 ) = TV 촬영 카메라

4) 열전 소자(p84 참조)

   

    펠티어 효과(peltier effect) 와 제베크효과 (Seebeck effect)를 이용한 소자         

   

 펠티어 효과

  금속, 반도체를 접속한 두 점사이에 폐로

      를 구성. 전류를 흘리면 한쪽은 열을 발

      생하고, 다른 쪽은 열을 흡수하는 현상.

 ▶ 용도 : 전자냉각

제베크효과

 2종의 금속 또는 반도체를 폐로가 되게

       접속하고, 접속한 2점 사이에 온도차를       주면 기전력이 발생하여 전류를 흘리는       현상

 ▶ 용도 : 100 ℃로 하면, 4.24 mV의 기전력

      이 생김 : 열전발전이 연구되고 있음

 5) 서미스터(p84 참조)                                                                                       

   

 ▶ 일반적인 금속과는 달리, 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수(負抵抗溫度係數)의 특성을 가지고 있는데 이것을 NTC(negative temperature coefficient thermistor)라 한다. 구조적으로 직열형(直熱形) ·방열형(傍熱形) ·지연형(遲延形)으로 분류되는데, 외형은 깨알만한 것에서부터 동전 크기만한 것까지 여러 종류가 있다.

 ▶ 재료 : 코발트, 니켈, 망간, 철, 구리, 티탄의 합금

 ▶ 용도 : 체온계 ·온도계 ·습도계 ·기압계 ·풍속계 ·마이크로파전력계 등의 측정용이나 통신장치의 온도에 의한 특성변화의 보상, 통신회선의 자동이득조정 등 이용분야는 넓다.

6) 배리스터(p84 참조)

   

 ▶ 양 끝에 가해지는 전압에 의해서 저항값이 변하는 비선형(非線形) 반도체 저항소자. 전압이 상승하면 저항값도 증가하여 전류의 흐름을 저지한다.

배리어블 레지스터(variable resistor)의 약칭이다. 가해지는 전압의 극성에 관계없이, 전압의 크기만에 의해 저항이 정해지는 대칭형 배리스터와, 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 배리스터가 있다.

▶재료 :비대칭형 배리스터는 셀렌 ·게르마늄 ·실리콘 등의 반도체다이오드가 유용되며, 또 대칭형에는 실리콘카바이드나 비대칭형을 2개 조합해서 사용한다.

▶용도 : 전기접점(電氣接點)의 불꽃을 소거하거나 반도체 정류기 ·트랜지스터 등의 서지전압(surge voltage)으로부터의 보호에 사용한다.

                                                                                                                             

   

   

   

출처: <http://jojo.namoweb.net/elec-5/semi/semicon.htm>

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6-2) 비사인파 교류회로   


(1) 비사인파 교류회로의 전압 및 전류  
(2) 비사인파 교류 회로의전력  (3) 등가 사인파

   

(1) 비사인파 교류회로의 전압 및 전류             [맨위로]

RC회로에서 V2/V1보다 I2/I1쪽이 더 크며, 전압에 대해서 전류의 앞선 위상각은 기본파가 고조파보다 크다.

(2) 비사인파 교류 회로의전력                  [맨위로]

소비전력 : 순시전력 1주기에 대한 평균값. 평균전력

P = p의 평균 = 각 항의 평균의 합

(3) 등가 사인파                    [맨위로]

등가 사인파 : 소비 전력을 구할 때 비사인파 전류 대신 사인파의 전류가 흐르는 것으로 생각하여 다루는 방법

   

출처: <http://jojo.namoweb.net/elec-4/el-1-18.htm>

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Redox Reactions

Process2016. 6. 27. 10:40

Oxidation/Reduction (Redox)  Reactions

Acid/base reactions, which involve proton transfer, represent one kind of charge transfer reactions.   Now we will discuss another kind of charge transfer, electron  transfer or oxidation/reduction  reactions. In oxidation/reduction reactions, there is a transfer of charge - an electron - from one species to another. Oxidation is the loss of electrons and reduction is a gain in electrons. (Remember Leo Ger - Lose of electrons oxidation; Gain of electrons reduction or Oil Rig - Oxidation involves loss, Reduction involves gain - of electrons.) These reactions always occur in pair. That is, an oxidation is always coupled to a reduction. When something gets oxidized, another agent gains those electrons, acting as the oxidizing agent, and gets reduced in the process. When a substance gets reduced, it gains electrons from something that gave them up, the reducing agent, which in the process gets oxidized.

Reactions in which a pure metal reacts with a substance to form a salts are clearly oxidation reactions. Consider for example the reaction of sodium and chlorine gas.

2Na(s) + Cl2 -----> 2NaCl(s)

Na is a pure metal. Although we discussed that it really exists as copper ions and ions surrounded by a sea of electrons, consider it for our purposes elemental Na, which has a formal charge of 0. Likewise, Cl2 is a pure element. To determine the charge on each Cl atoms, we divide the two bonded electrons equally between the two Cl atoms, hence assigning 7 electrons to each Cl. Hence the formal charge on each Cl is 0. In a similar fashion we can determine the oxidation number of an atom bonded to another atom. We can assign electrons to a bonded atoms, compare that number to the number in the outer shell of the unbonded atoms, and see if there is an excess or lack. The other substance must be getting reduced. In these cases, the same number of electrons get assigned to each atoms as when we are calculating formal charge. Hence the oxidation numbers are equal to the formal charge in these examples. Clearly, Na went from an oxidation number and formal charge of 0 to 1+ and Cl from 0 to 1-. Therefore, Na was oxidized by the oxidizing agent Cl2, and Cl2 was reduced by the oxidizing agent Na.

Lets consider other similar redox reactions:

2Mg(s) + O2(g) ----> 2MgO(s)

Fe(s) + O2(g) ---> Fe oxides (s)

C(s) + O2(g) ----> CO2(g)

In the first two reactions, a pure metal (with formal chargess and oxidation numbers of 0) lose electrons to form metal oxides, with positive metal ions. The oxygen goes form a formal charge and oxidation number of 0 to 2- and hence is reduced.

What about the last case? Each atom in both reactants and products has a formal charge of 0. This reaction, a combustion reactions with molecular oxygen, is also a redox reaction. Where are the electrons that are lost or gained? This can be determined by assigning the electrons in the different molecules in a way slightly different than we did with formal charge. For shared (bonded) electrons, we give both electrons in the bond to the atom in the shared pair that has a higher electronegativity. Next we calculate the apparent charge on the atom by comparing the number of assigned electrons to the usual number of outer shell electrons in an atom (i.e. the group number). This apparent charge is called the oxidation number. When we use this method for the reaction of C to CO2, the C in carbon dioxide has an oxidation number of 4+ while the two oxygens have an oxidation number of 2- . Clearly, the C has "lost electrons" and has become oxidized by interacting with the oxidizing agent O2. as it went from C to CO2. If the atoms connected by a bond are identical, we split the electrons and assign one to each atom. In water, the O has an oxidation number of 2- while each H atom has an oxidation number of 1+. Notice that the sum of the oxidation numbers of the atoms in a species is equal to the net charge on that species.

What we have done is devise another way to count the electrons around an atom and the resulting charges on the atoms. See the animation below to review electron counting, and the 3 "types of charges" - partial charges, formal charges, and now oxidation numbers.

ANIMATION: Counting electrons and determining "charge" on an atom.

Consider an O-X bond, where X is any element other than F or O. Since O is the second most electronegative atom, the two electrons in the O-X bond will be assigned to O. In fact all the electrons around O (8) will be assigned to O, giving it always an oxidation number of 2-. This will be true for every molecule we will study this year except O2 and H2O2 (hydrogen peroxide). Now consider a C-H bond. Since C is nearer to F, O, and N than is H, we could expect C (en 2.5) to be more electronegative than H (en 2.1). Therefore, both electrons in the C-H bond are assigned to C, and H has an oxidation number of 1+. This will always be true for the molecules we study, except H-H. A quick summary of oxidation numbers shows that for the molecules we will study:

  • O always has an oxidation # of 2- (except when it is bonded to itself or F)
  • H always has an oxidation # of 1+ (except when it is bonded to itself)
  • The sum of the oxidation numbers on a compound must equal the charge on the compound (just like the case of formal charges)

Notice in each of the reactions above, oxygen is an oxidizing agent. Also notice that in each of these reactions, a pure element is chemically changed into a compound with other elements. All pure, uncharged elements have formal charges and oxidation numbers of 0. When they appear as compounds in the products, they must have a different oxidation number. The disappearance or appearance of a pure element in a chemical reaction makes that reaction a redox reaction.

Now lets consider a more complicated case - the reaction of methane and oxygen to produce carbon dioxide and water:

CH4 + O2 -----> H2O + CO2.

Since H has an oxidation # of  1+, the oxidation # of C in CH4 is 4-, while in CO2 it is 4+. Clearly C has been oxidized by the oxidizing agent O2. O2 has been reduced to form both products.

Now consider a series of step-wise reactions of CH4 ultimately leading to CO2

.

You should be able to determine that the oxidation numbers for the central C in each molecule are 4-, 2-, 0, 2+, and 4+ as you proceed from left to right, and hence represent step-wise oxidations of the carbon. Stepwise oxidations of carbon by oxidizing agents different than O2 are the hallmark of biological oxidation reactions. Each step-wise step releases smaller amounts of energy, which can be handled by the body more readily that if it occurred in "one step", as indicated in the combustion of methane by O2 above.

You may have learned in a previous course that in oxidation reactions, there is an increase in the number of X-O bonds, where X is some atom. Alternatively, it also involves the decrease of X-H bonds. Reduction would be the opposite case - decreasing the number of X-O bonds and/or increasing the number of X-H bonds. This rule applies well to the above step-wise example. Consider, however, the following reaction:

In this example, the C in methane has an oxidation # of 4- while in the product it is 2-. Once again, the C has been oxidized, however, the number of bonds to O has not increased. This shows the importance of being able to calculate an oxidation number to determine if a redox reaction has occurred. Where is the loss of electrons? It comes about since C is now bonded to a more electronegative atom (N), which withdraws electron density form the C.

Redox reactions are common in nature. Some common redox reactions are reactions that occur in batteries, when metals rust, when metals are plated from solutions, and of course combustion of organic molecules such as hydrocarbons (like methane and gasoline) and carbohydrates (like wood). A simple redox reaction that leads to the plating or deposition of a pure metal from a solution of that metal is shown below.

Cu(s) + 2Ag+(aq) ---> Cu2+(aq) + 2Ag(s)

In this reaction, pure silver metal - Ag(s) is plated on the surface of Cu(s) In this reaction:

  • Cu is oxidized and is the reducing agent
  • Ag+ is reduced and is the oxidizing agent

If you look at the products, you could imagine they could also react in a reverse of the original reaction to produce the original reactants.

Cu2+(aq) + 2Ag(s) ---> Cu(s) + 2Ag+(aq)

In this reaction, pure copper metal - Cu(s) would be plated on the surface of the Ag(s). In this reaction:

  • Ag(s) is oxidized and is the reducing agent
  • Cu2+ is reduced and is the oxidizing agent

Why doesn't this reverse reaction also occur? It actually does to a small extent. You could actually envision the original reaction as reversible:

Cu(s)RA + 2Ag+(aq)OA <===> Cu2+(aq)OA + 2Ag(s)RA

where RA indicates which reactants/products are potential reducing agents in the forward and reverse reactions, and OA indicates potential oxidizing agents. Which way does this reaction go? We will discuss this in more detail next semester, but suffice it to say, the reaction goes in the direction from the strongest oxidizing and reducing agents to the weakest. In the above example, Cu(s) is the stronger RA and Ag+ is the stronger OA. You can't predict from looking at the possibilities, but next semester we will discuss how you can determine the relative strengths of OA's and RA's from tables.

Consider this reaction from Lab 3 when you added solid Zn to the blue copper sulfate solution to produce pure Cu(s):

Zn(s) + Cu2+(aq) ---> Zn2+(aq) + Cu(s)

This reaction can be thought of as 2 half-reactions which can be added together to get the top reaction:

Zn(s) + ---> Zn2+(aq) + 2e-

Cu2+(aq) + 2e- ---> Cu(s)

Image if you tried to separate the reactions into two beaker, one containing Zn(s) and the other Cu2+. Obviously the reactions could not occur. However, if we connected the two beakers with a wire (which would allow electrons to flow from Zn(s) to Cu2+(aq), then the reactions can occur. If we put a voltmeter or light bulb in between the two beakers, a voltage is recorded or the light bulb will light. We have made these redox reactions into a battery.

Redox Reactions - Voltage Cell and Battery

   

출처: <http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch112/organicchem/redoxreview.htm>

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6-1) 비사인파 교류의 기초  


(1) 비사인 주기파  
(2) 비선형 회로의 전압 및 전류 (3) 비사인파 교류의 성분

   

(1) 비사인 주기파                [맨위로]

[1] 비사인파 교류 ★

비사인파 교류 : 부하의 성질에 따라 파형이 일그러져 비사인파형으로 되는 교류. (기본파+고조파+직류분)

기본파 : 비사인파형에서 기본이 되는 파형.

고조파 : 기본파보다 높은 주파수.

고주파 : 330[㎒]의 높은 주파수.

(2) 비선형 회로의 전압 및 전류              [맨위로]

   

선형회로와 비선형회로

선형회로 : 출력이 입력에 비례하는 회로. R, L, C등으로 이루어진 회로.

비선형회로 : 출력이 입력에 비례하지 않는 회로.

고조파 일그러짐(비직선 일그러짐) : 비선형회로에서 출력측에 입력신호의 고조파가 발생함으로써 생기는 일그러짐.

(3) 비사인파 교류의 성분           [맨위로]

비사인파의 교류 성분 (조파 분석): 비사인파를 구성하고 있는 여러 사인파들의 주파수와 진폭을 알아내는 것.

직사각형파

직사각형파는 홀수 고조파이다.

주파수 스펙트럼 : 비사인파의 고조파의 진폭과 위상이 주파수에 따라 어떻게 변화하는지를 나타내는 그림.

파형률과 파고율★

a. 파형률 : 실효값을 평균값으로 나눈 값으로 파의 기울기 정도. (=실효값/평균값)

b. 파고율 : 최대값을 실효값으로 나눈 값으로 파두의 날카로운 정도. (= 최대값/실효값)

★여러 가지 파형의 파형률과 파고율★

   

   

출처: <http://jojo.namoweb.net/elec-4/el-1-17.htm>

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교류전력

동력과 에너지2016. 6. 27. 10:34

5) 교류 회로  

4. 교류 전력


(1) 교류의 전력과 역률  (2) 피상 전력

   

(1) 교류의 전력과 역률              [맨위로]

[1] 저항 부하의 전력

교류 전력 : 순시 전력 p의 1주기에 대한 평균값. P=VI[W]

저항 부하인 경우 전압과 전류는 같은 위상

[2] 리액턴스 부하의 전력

콘덴서 부하인 경우 전압은 전류보다  π/2[rad] 만큼 뒤진다.

   

- 정전 에너지(

)로 축적되어도 소비되는 전력은 없다.

- 순시 전력 : p=VI sin 2ωt [VA]

- 평균 전력(1주기 평균값) P=0[W]

인덕턴스 부하인 경우 전압은 전류보다  π/2[rad] 만큼 빠르다.

   

- 전자 에너지(

)로 축적되어도 소비되는 전력은 없다.

- 순시 전력 : p=-VI sin 2ωt [VA]

- 평균 전력(1주기 평균값) P=0[W]

[3] 임피던스 부하(일반 부하)의 전력

   

순시 전력 : p=VI cos θ - VI cos(2ωt-θ) [VA]

평균 전력 : P=VI cos θ [W]

[4] 역률(power factor)

역률 : 전원에서 공급된 전력이 부하에서 유효하게 이용되는 비율로서 cos θ 로 나타낸 것. 01(0100[%])

R만의 회로의 역률 : 1

L만의 회로의 역률 : 0

C만의 회로의 역률 : 0

RC 직렬 회로의 역률 :

(2) 피상 전력               [맨위로]

[1] 피상 전력, 유효 전력, 무효 전력

   

피상 전력 : 교류의 부하 또는 전원의 용량을 표시하는 전력, 전원에서 공급되는 전력.

- 단위 : [VA]

- 피상 전력의 표현 : Pa=VI=I2Z [VA]

유효 전력 : 전원에서 공급되어 부하에서 유효하게 이용되는 전력, 전원에서 부하로 실제 소비되는 전력.

- 단위 : [W]

- 유효 전력의 표현 : P=VI cos θ=I2 R [W]

무효 전력 : 실제로는 아무런 일을 하지 않아 부하에서는 전력으로 이용될 수 없는 전력, 실제로 아무런 일도 할 수 없는 전력.

- 단위 : [Var]

- 무효 전력의 표현 : Pr=VI sin θ =I2 X [Var]

역률 : 피상 전력 중에서 유효전력으로 사용되는 비율.

- 역률의 표현 :

- 역률 개선 : 부하의 역률을 1에 가깝게 높이는 것.

- 역률 개선 방법 : 소자에 흐르는 전류의 위상이 소자에 걸리는 전압보다 앞서는 용량성 부하인 콘덴서를 부하에 첨가.

- 유효·무효·피상 전력 사이의 관계 :

[2] 전압과 전류의 유효 성분과 무효 성분

전류의 성분

- 유효 성분 : Ip=I cos θ [A]

- 무효 성분 : Ir=I sin θ [A]

전압의 성분

- 유효 성분 : Vp=V cos θ [V]

- 무효 성분 : Vr=V sin θ [V]

   

   

출처: <http://jojo.namoweb.net/elec-4/el-1-16.htm>

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교류회로

동력과 에너지2016. 6. 27. 10:30

4) 교류 회로  

   

   

(1) 3상 교류의 발생              [맨위로]

[1] 3상 교류의 발생

3상 교류 : 주파수가 동일하고 위상이 2π/3[rad] 만큼씩 다른 3개의 파형.

상(phase) : 3상 교류를 구성하는 각 단상 교류.

상순 : 3상 교류에서 발생하는 전압들이 최대값에 도달하는 순서.

[2] 3상 교류의 순시값 표시

3상 교류의 순시값

   

   

대칭 3상 교류 : 크기가 같고 서로 2π/3[rad] 만큼의 위상차를 가지는 3상 교류.

[3] 3상 교류의 벡터 표시

벡터 표시

전압의 벡터 합  :

(2) 기호법에 의한 대칭 3상 교류의 표시            [맨위로]

[1] 기호법에 의한 표시

기호법에 의한 표시

-기호법 : 사인파 교류를 복소수로 나타내어 교류 회로를 계산하는 방법.

   

   

극좌표 표시 :

[2] 3상 교류의 결선법

(가) 결선 방법

Y 결선 : 전원과 부하를 Y형으로 접속하는 방법. 성형 결선.

결선 : 전원과 부하를 ?형으로 접속하는 방법. 삼각 결선.

(나) Y결선과 전압

상전압 : 각 상에 걸리는 전압.

선간 전압 : 부하에 전력을 공급하는 선들 사이의 전압.

상전압과 선간전압의 관계 : 선간전압이 상전압보다 π/6(30°) 앞선다.

선간 전압의 크기 :

   

(다) △결선과 전압

상 전압과 선간 전압의 관계 : 선간 전압과 상 전압은 동상(phase)이다.

선간 전압의 크기 : Vl=Vp[V]

(3) 평형 3상 회로           [맨위로]

☞평형 3상 회로 : 전원이 대칭이고 부하가 평형을 이루고 있는 회로.

[1] Y-Y 회로

Y-Y 회로 : 전원의 접속 및 부하의 접속이 모두 Y결선인 회로.

상전류와 선전류의 관계 : 선전류와 상전류는 동상이다.

선전류의 크기 : Il=Ip[A]

선간 전압과 선전류의 관계 :

[2] △-△ 회로

   

-회로 : 전원의 접속 및 부하의 접속이 모두 결선인 회로.

상전류와 선전류의 관계 : 선전류는 상전류보다 30°뒤진다.

선전류의 크기 :

선간전압과 선전류의 관계 :

[3] Y부하와 △부하의 변환

Y변환  

   

   

-평형 부하인 경우 :

   

Y 변환

   

   

-평형 부하인 경우 :

[4] V결선

V결선 : 결선된 전원 중 1상을 제거하여 결선한 방식.

V결선의 경우 유효 전력 Pv :

결선의 경우 유효 전력 P :

출력비 :

57.7[%]

이용률 :

86.6[%]

V결선은 변압기 사고시 응급조치 등의 용도로 사용된다.

(4) 불평형 3상 회로               [맨위로]

[1] Y결선 불평형부하의 회로

선전류 : 3상 교류회로에서 단자로부터 유입 또는 유출되는 전류

   

   

상전류 : 3상 교류회로에서 각 상에 흐르는 전류

[2] △결선 불평형부하의 회로

상전류의 크기 :

,

,

(5) 3상 전력             [맨위로]

[1] 3상 전력

: P=Pa +Pb +Pc [W]

- 평행부하인 경우 P=3Pp[W]

[2] 평형 3상회로의 전력

3상 전력 :

   

Y결선시의 전력 : 

에서

결선시의 전력 :

에서

[3] 피상전력과 무효전력

피상, 무효, 유효전력

a. 피상전력 :

b. 무효전력 :

c. 유효전력 :

3상전력사이의 관계 : 피상전력 :

[4] 3상전력의 측정

1전력계법 : P=3P1 [W]

2전력계법 : P=P1 +P2 [W]

3전력계법 : P=P1 +P2 +P3 [W]

    평형회로는 물론 불평형 회로도 정확하게 측정이 가능.

(6) 회전자기장              [맨위로]

[1] 3상교류에 의한 회전자기장

(가) 회전자기장

자기장 : 자극에 대하여 자력이 작용하는 공간.

자기장의 회전속도 : N=60f [rpm]

합성자기장의 세기 : h=ha +hb +hc =3Hm/2 [AT/m]

(나) 회전자기장의 회전방향

회전자기장은 상순의 방향으로 회전.

상순을 바꾸면 회전방향이 역으로됨교류전동기를 역회전시키는 경우에 이용.

[2] 2상교류에 의한 회전자기장

2상 교류 : 서로 의 위상차가 나는 2개의 교류전류.

합성자기장의 세기 : h=Hm [AT/m]

자기장의 생성 : 콘덴서를 이용해서 위상차가 거의 π/2[rad] 되는 다른 회로에 의해 위상이 다른 2상 교류전류를 만들어 회전자기장을 만든다.

   

   

출처: <http://jojo.namoweb.net/elec-4/el-1-15.htm>

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3) 단상교류회로   

 [1] 기 본 회 로]

   가) 저항 R 만의 회로

[1] 저항의 동작

   

전류와 전압은 동상이다.

[2] 전압과 전류의 관계

      I=V/R [A]

 [교과서 보기문제]

   100[]의 저항에 2[A]의 전류가 흐를 때 , 이 회로에 가해준 사인파 교류 전압의 크기는 얼마인가 ?

    <풀이>  V =  I × R   [V]    ==> 2×100   =  200  [V]

   

   나) 인턱턴스 L[H] 만의 회로

[1] 코일의 동작

   

전류는 전압보다 π/2[rad] 만큼 늦다.

[2] 전압과 전류의 관계

유도 리액턴스 : XL=ωL=2πfL []

[3] 유도 리액턴스의 주파수 특성

: 유도 리액턴스 XL은 자체 인덕턴스 L과 주파수 f 에 정비례한다.

(3) 정전 용량의 동작           [맨위로]

[1] 콘덴서의 동작

   

전류가 전압보다 π/2[rad] 만큼 빠르다.

[2] 전압, 전류의 관계

       

      용량 리액턴스의 주파수 특성

:       용량 리액턴스 Xc 는 정전 용량 C와 주파수 f 에 반비례한다.

          

   

   

   

출처: <http://jojo.namoweb.net/elec-4/el-1-14.htm>

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