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전력품질

노이즈(Noise)

노이즈(Noise)

[90-1]
전자파 장애(EMI: Electromagnetic Interference)가 전기설비의 전기배선에 미치는 영향과 대책을 설명하시오.

[96-1]
전기잡음(Electrical Noise)중에서 정전유도잡음과 전자유도잡음을 설명하시오.

개요

1) 노이즈는 원치않는 불규칙한 잡음신호로 원래의 신호를 교란하여 전자장치의 기능을 저해(오동작, 파괴, 고장)하는 요인이다.

2) 노이즈는 자연현상과 인공적인 원인으로 발생된다.

3) 노이즈는 방사, 전도, 유도결합에 의한 방법으로 전자기기에 전달된다.

노이즈 발생원인

1) 전자파 노이즈

(1) 전자파는 전계와 자계가 서로 직교하면서 매질을 진행하는 파의 성질을 갖으며 주파수의 대역은 ~300만MHz까지 매우 넓은 특징을 갖는다.

(2) 전자파의 결합에 의해 노이즈가 발생된다.

2) 전력전자 스위칭에 의한 노이즈

전력전자 스위칭 소자가 고속으로 스위칭을 하기 때문에 전압과 전류의 변화가 급격하게 발생하여 서지전압 및 서지전류가 생긴다.

3) 회로의 개폐에 의한 노이즈

전기회로의 개폐장치가 개폐시에 발생되는 개폐서지 형태의 노이즈

4) 유도결합에 의한 노이즈

(1) 정전유도 노이즈: 주변 전계의 영향으로 전압이 유도되는 노이즈

(2) 전자유도 노이즈: 주변 자계의 영향으로 전압이 유도되는 노이즈

5) 방전 노이즈

뇌방전, 정전기의 방전시 전압과 전류의 시간적인 변화에 의해 노이즈가 발생

노이즈의 전달

노이즈는 방사, 전도, 유도결합에 의한 방법으로 전자기기에 침입하여 영향을 미친다.

1) 매질을 통한 방사를 통한 전달

2) 전원선, 접지선, 신호선을 통한 전도를 통한 직접적인 전달

3) 정전유도에 의한 결합 및 전자유도에 의한 결합에 의한 전달

노이즈 영향

1) 전자파 장해(EMI)

2) 서지전압에 의한 기기의 절연파괴

3) 제어기기의 오동작 유발

4) 센서를 이용한 측정의 정밀도 저하

5) 통신잡음 발생

6) 배선에 미치는 영향 → 서지, 전압변동(Sag, Swell, Flicker), 주파수 변동 등

노이즈 대책

1) L-C 필터(Filter) 및 Snubber 회로

(1) L-C 필터: 전원으로부터 유입되는 노이즈 제거

(2) Snubber 회로: 고주파 스위칭 노이즈 흡수

2) 차폐(Shield)

① 정전차폐는 도전성 좋은 금속제 외함을 사용하며 접지한다.

② 전자차폐는 투자율이 좋은 금속재료를 사용한다.

3) 케이블, 제어 및 신호선

① 차폐층이 있는 전력케이블 및 제어케이블 사용

② 차폐층의 접지 → 정전유도 노이즈 제거

③ 신호선의 트위스트(Twist) → Stray 자속에 의한 전자유도 노이즈 제거

4) 접지

① 기본방침 → 접지저항의 최소화, 접지루프의 최소화, 접지선 최소화

② 기준전위 확보를 위한 접지 → 정보통신기기의 오동작 방지

③ 등전위 본딩 → 뇌서지 보호, SPD 사용

5) 변압기

(1) 절연변압기 (Isolating Tr)

(2) 쉴드변압기 (Shield Tr)

(3) 노이즈 컷 변압기 (Noise Cut Tr)

6) 서지보호기기

→ 뇌서지, 개폐서지의 보호를 위해 LA, SA, SPD 사용

7) 전자기기 노이즈 내성을 증가

※ 전자파 장해 (EMI, Electro-Magnetic Interference)

전자장치에서 발생한 전자파가 다른 전자장치에 미치는 장해(오동작, 고장 등)의 정도를 말한다. 즉 EMI는 전자장치 자신이 외부에 대해서 얼마만한 전자파 노이즈원으로 작용하는지가 관점이다. 그러므로 전자장치 및 내부부품이 전자파 노이즈를 발생하지 않도록 하기 위한 대책이 EMI 대책이다.

※ 전자파 감수성 (EMS, Electro-Magnetic Susceptibility)

전자파 감수성에 역수를 취하면 전자파 내성(Immunity)이 된다. 즉 전자파 감수성은 전자장치가 다른 기기로부터 발생하는 전자기적 방해를 받아도 악영향이 없이 작동할 수 있는 성질을 말한다. 그러므로 전자파 감수성은 외부에서 유입되는 전자파 노이즈에 대한 얼마나 견딜수 있는지를 나타내는 척도이다.

※ 전자파 양립성 (EMC, Electro-Magnetic Compatibility)

전자파 노이즈를 발생되지 않도록 함과 동시에 외부 전자파 노이즈에 대해서 내성을 갖도록 즉 양자의 균형을 유지하도록 하는 것을 말한다.

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