다이리스터의 게이트 신호 제어는 무엇을 변화시키는 것인가?
- 전압
- 전류
- 주파수
- 위상각
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 다이리스터(사이리스터류)의 게이트 신호가 무엇을 제어하는지를 묻고 있다. 게이트는 소자의 턴온 시점을 결정하므로 실질적으로 도통을 시작하는 위상각을 제어하는 역할을 한다.
게이트 신호는 턴온 시점을 결정하므로 직접 변화시키는 것은 도통 개시 위상각이다.
개념 한 쪽
전기공사산업기사 교류전력변환기 등 — 사이리스터 위상각 제어와 정류회로 계산
전력변환기는 입력과 출력의 전력 형태에 따라 종류가 갈린다. 제어정류기 부분에서는 사이리스터의 게이트 제어 원리, 정류회로의 맥동율과 평균값 계산, GTO 같은 소자의 특징을 확인한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「교류전력변환기 등」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 게이트 제어 대상 파악 | 1 | 게이트 신호가 직접 바꾸는 양이 위상각임을 가리기 |
| 맥동율 계산 | 1 | 단상 전파정류 순저항 부하의 맥동율을 구하기 |
뜻
사이리스터(다이리스터)는 게이트에 신호를 주는 순간 턴온되는 소자다. 게이트 신호를 주는 시각에 따라 교류 반주기 중 도통이 시작되는 지점, 즉 도통 개시 위상각이 달라진다. 이것이 위상각 제어이며, 그 결과로 부하에 전달되는 전압·전류의 크기가 조절된다. 전압과 전류는 위상각이 변한 결과로 달라지는 것이지 게이트 신호가 직접 바꾸는 대상이 아니고, 주파수는 변하지 않는다.
GTO(게이트 턴 오프 사이리스터)는 이름 그대로 게이트 신호로 끌 수 있는 소자다. 일반 SCR은 한번 켜지면 별도의 전환(소호)회로로 전류를 강제로 끊어야 하지만, GTO는 큰 -게이트 전류를 흘려 스스로 턴오프하므로 그런 회로가 반드시 필요한 것은 아니다. 전압-전류 특성은 SCR과 거의 같고, +게이트 전류로 턴온한다.
단상 전파정류회로에 순저항 부하를 걸면 평균값은 I_dc = 2I_m/π, 실효값은 I_rms = I_m/√2가 된다. 맥동율은 출력 직류에 섞인 교류 성분의 비율로, r = √((I_rms/I_dc)² - 1)로 구한다. 이 조건에서 맥동율은 약 0.48, 즉 48%이며 반파정류의 맥동율 121%보다 훨씬 작다.
예제
단상 전파정류회로 순저항 부하의 맥동율을 구한다.
I_rms/I_dc = (I_m/√2)/(2I_m/π) = π/(2√2) ≈ 1.11
r = √((1.11)² - 1) = √0.234 ≈ 0.48 → 약 48%
맥동율 공식의 분자·분모를 괄호로 구분해 대입하면 계수 혼동을 피할 수 있다. 파형 인수 1.11을 맥동율 자체로 착각하는 선지가 함정이다.
대표 기출 3문항
2개의 사이리스터로 단상전파정류를 하여 90[V]의 직류 전압을 얻는데 필요한 최대 첨두역전압은 약 얼마인가?
- 141[V]
- 283[V]
- 365[V]
- 400[V]
정답과 해설 보기
정답 ② · 사이리스터 2개를 사용한 중간탭 단상 전파정류회로에서 직류 전압으로부터 최대 첨두역전압을 구하는 문제이다. 중간탭 전파정류에서는 Vdc = 2Vm/π가 성립하므로 Vm = 90π/2 ≈ 141V가 된다.
중간탭 단상 전파정류에서 직류 전압은 Vdc = 2Vm/π이므로 Vm = 90π/2 ≈ 141V이고, 이 회로의 최대 첨두역전압은 PIV = 2Vm ≈ 283V이다.
단상 전파정류회에서 순저항부하시의 맥동율은?
- 17[%]
- 27[%]
- 36[%]
- 48[%]
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 단상 전파정류에서 순저항부하시의 맥동율을 묻고 있다. 맥동율은 r=√((I_rms/I_dc)²−1)이고 전파정류에서는 I_rms/I_dc = π/(2√2)이므로 r=√(π²/8−1)≈0.48, 즉 48%가 된다.
전파정류 순저항 맥동율 r=√((π/2√2)²-1)≈0.48, 즉 48%다.
자주 묻는 물음
- 사이리스터에서 게이트 신호를 통해 바꿀 수 있는 항목은 무엇인가요?
- 턴온 시점, 즉 도통 개시 위상각을 직접 변화시킨다. 전압·전류의 크기는 위상각 제어의 결과로 달라지며 주파수는 변하지 않는다.
- GTO의 특징을 정리하면 무엇인가요?
- +게이트 전류로 턴온하고 큰 -게이트 전류로 턴오프한다. 전압-전류 특성은 SCR과 거의 같으며, 별도 전환(소호)회로가 반드시 필요한 것은 아니다.
- 반파정류와 전파정류의 평균값은 어떻게 다른가요?
- 정현파 최댓값 기준으로 반파 평균은 V_m/π, 전파 평균은 2V_m/π로 정확히 2배 차이가 난다. 반파 평균 출력 전압은 전원 실효값의 약 45%에 해당한다.
이 개념 문제 10개 풀기
전기공사산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.