1000V의 단상 교류를 전파 정류해서 150A의 직류를 얻는 정류기의 교류측 전류는 약 몇 A 인가?
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정답과 해설 보기
정답 ④ · 정류기를 통해 교류를 직류로 정류할 때, 교류측 전압(V_ac)과 직류측 전압(V_dc)의 관계, 그리고 전류 관계를 이해해야 합니다. 단상 전파 정류의 경우, 변압기가 이상적이라고 가정하면 전력 관계식 V_ac * I_ac * 효율 = V_dc * I_dc 가 성립합니다.
개념 한 쪽
전기공사산업기사 전파정류회로 — 평균 출력전압과 맥동률
전파정류회로는 교류 파형의 양의 반주기와 음의 반주기를 모두 같은 방향으로 모아 출력한다. 단상 전파정류에서는 중간탭 방식과 브리지 방식의 소자 수와 최대 첨두역전압 관계가 달라진다. 순저항부하에서 출력 평균값과 맥동률은 정류 방식에 따라 정해진다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「전파정류회로」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 권수비와 전파 평균 계수 적용 | 1 | 변압기 2차 실효치에 전파정류 평균 계수를 곱한 출력전압 |
| 중간탭 방식의 최대 첨두역전압 | 1 | 직류 평균전압에서 Vm을 구한 뒤 2Vm 관계 적용 |
| 순저항부하 전파정류 맥동률 | 1 | 실효값과 평균값의 비로 맥동률 계산 |
뜻
전파정류회로는 교류의 양의 반주기와 음의 반주기를 모두 직류 쪽으로 바꾸어 출력한다. 단상 전파정류는 중간탭 방식과 브리지 방식으로 나뉘고, 소자 수와 최대 첨두역전압의 관계가 서로 다르다.
이상변압기에서 2차 전압은 권수비를 그대로 따른다. 1차 전압이 100V이고 권수비가 1:3이면 2차 실효치는 300V가 된다. 전파정류한 정현파의 평균치는 2√2/π배를 적용하여 600√2/πV가 된다.
중간탭 단상 전파정류에서 직류 평균전압은 Vdc=2Vm/π로 구한다. Vdc가 90V이면 Vm은 90π/2로 약 141V가 된다. 이 방식에서 한 소자에 걸리는 최대 첨두역전압은 2Vm이므로 약 283V가 된다.
순저항부하의 단상 전파정류에서 맥동률은 r=√((Irms/Idc)²−1)로 구한다. Irms=Im/√2이고 Idc=2Im/π이므로 r=√(π²/8−1)로 약 0.48이 된다. 반파정류의 맥동률 1.21보다 작은 값이다.
예제
권수비 1:3 변압기에서 2차 실효치 300V를 전파정류한 평균치를 반파 계수 √2/π로 계산하면 300√2/π가 되지만, 전파 계수 2√2/π를 적용해야 600√2/π가 된다. 중간탭 단상 전파정류에서 최대 첨두역전압을 Vm인 141V로 잡으면 소자 4개 브리지 방식과 혼동한 것이고, 중간탭 방식은 2Vm인 약 283V가 된다. 순저항부하의 단상 전파정류 맥동률을 17%나 27%로 두면 48%와 어긋난다.
대표 기출 3문항
수은 정류기의 전압과 효율과의 관계는?
- 전압과 효율은 전혀 관계없다.
- 전압이 높아짐에 따라 효율이 감소한다.
- 전압이 높아짐에 따라 효율이 좋아진다.
- 어느 전압 이하에서는 전압에 관계없이 일정하다.
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 수은 정류기에서 전압과 효율의 관계를 묻는 것이다. 수은 정류기는 아크에 의한 전압강하가 거의 일정한 손실로 작용하므로 유효 출력 전압이 클수록 동일한 일정 손실의 비율이 작아져 효율이 좋아지는 경향이 있다.
아크 전압강하(손실)가 거의 일정하므로 직류 전압이 높을수록 수은 정류기의 효율은 좋아진다.
권수비가 1:3인 변압기(이상적인 변압기)를 사용하여 교류 100[V]의 입력을 가했을 때 전파정류하면 출력전압[V]의 평균치는 얼마인가?
- 300
- 300√2
- 300√2 / π
- 600√2 / π
정답과 해설 보기
정답 ④ · 권수비가 1:3인 이상 변압기에 입력 100V를 가하면 2차 유기 기전력의 실효치는 300V입니다. 이를 전파 정류하면 출력의 평균치는 실효치에 를 곱한 값이 됩니다.
2차 실효치 300V를 전파정류하면 평균치는 2√2/π배, 즉 600√2/π[V]이다.
자주 묻는 물음
- 권수비 1:3 변압기에서 전파정류 평균 출력전압을 구하는 계산을 확인한다.
- 2차 실효치가 300V이므로 여기에 전파정류 평균 계수 2√2/π를 곱하여 600√2/πV를 얻는다.
- 중간탭 단상 전파정류에서 최대 첨두역전압을 구하는 관계를 확인한다.
- Vdc=2Vm/π에서 Vm을 먼저 구하고, 중간탭 방식의 최대 첨두역전압은 2Vm으로 잡는다.
- 순저항부하 단상 전파정류의 맥동률 값을 확인한다.
- Irms/Idc=π/(2√2)를 대입하여 r=√((π/(2√2))²−1)로 계산하고 약 48%를 얻는다.
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