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목차(기초 회로소자)
기초 회로소자
1️⃣전류
1)전류의 정의
- 전류는 전자의 이동이다. 그러나 전류는 정공의 이동방향을 기준으로 해서 양극에서 음극으로 흐르는 것으로 정의
\[ I[A]=\frac{Q[C]}{t[s]} \]
- 1초 동안에 1쿨롱의 전하가 이동하는 것을 1[A]라 하면, M, K, S 단위에서 1 Ampere
- 1m떨어진 평행한 2가닥의 도선에 각각 1[A]의 전류가 흐를 때 단위길이당 작용하는 전자력
\[2\times10^{-7}[N]\]
2)전류의 종류
- 직류(Direct Current)
전류의 값이 시간이 지나도 변하지 않고 일정한 상수값을 가지는 전류
- 교류(AC Alternative Current)
시간에 따라 그 위상이 주기적으로 변하는 전류
2️⃣전압
1)전압, 전위
- 전압은 전자를 밀어주는 힘의 크기
- 전위라는 용어는 전압과 유사하게 사용되나 기준전위를 정하고 그 기준전위를 기준으로 한 전위차를 의미
- 전압은 다음과 같이 나타낼 수 있다
\[V[V]=\frac{W[J]}{Q[C]}\]
2)전압의 종류
- 기준전압
\[기준전압=\frac{공칭전압}{1.1}\]
- 공칭전압
- 선로를 대표하는 선간전압
- 우리나라 표준 공칭전압 110[V], 220[V], 380[V], 22,900[V] 등
\[공칭전압=기준전압\times 1.1\]
- 최고전압
- 선로에 발생하는 최고 선간전압
\[최고전압=기준전압\times1.15=\frac{공칭전압}{1.1\times 1.15}\]
- 정격전압
- 전기 사용 기기등에서 사용되는 기준전압
\[정격전압=기준전압\times 1.2=\frac{공칭전압}{1.1\times 1.2}\]
- 표준전압
공칭전압, 최고 전압을 의미
3)상전압 선간전압
- 상전압(E)
- 대지와 전선로사이의 전압
- 선간전압(V,√3E)
- 선로와 선로간의전압
- Y결선의경우 선간전압은 상전압의 √3배
3️⃣능동소자,수동소자
1)수동소자
- 전력을 소비 축적 방출하는 소자
- 능동적 기능을 하지 못한다
- 저항, 인버터, 커페시터가 있다
2)능동소자
- 작은신호를 넣어 큰 출력 신호로 변화시킬수 있는 소자
- 트랜지스터, 다이오드가 있다.
4️⃣저항(R, Resistance)
1)저항의 정의
- 저항은 전류의 흐름을 방해하는 정도를 표시하는 양으로 정의한다
2)도선의 저항
\[ R=\rho\frac{L}{S}[\Omega] \]
3)저항에 영향을 주는 요인
- 온도
\[ \rho, L , S 는 온도에 따라 변화하므로 \]
\[저항 역시 온도에 따라 변화한다.\]
\[ R=R_o(1+\alpha\Delta T)[\Omega] \]
\[ R_o : 기준온도에서의 저항 \]
\[\alpha : 기준온도에서의 온도계수\]
\[ \Delta T : 기준온도와의 차 \]
- 주파수
- 교류의 경우 전류가 표면 가까이 흐르려고 하는데 이러한 성질을 표피효과라고 한다. 그러므로 교류가 직류보다 주파수가 높을수록 저항이 증가한다
4)고유저항
고유저항이란 단위길이와 단위면적을 가지고 있는 물직의 고유한 저항특성을 의미하며 1[㎡]저항의 크기를 고유저항이라 한다. 기호는 ρ, 단위는 [Ω*m]이다
5)저항률
저항률이란 물질이 가지고 있는 저항특성을 말하며, 단위는[Ω*m]를 사용한다.대표적으로 대지저항률이 있다.
5️⃣도전율(Conductivity)
1)도전율의 정의
고유저항의 역수를 도전율이라 한다
2)IEC의 정의
표준연동(20℃, 길이1m, 1㎟)의 균일 단면을 작는 표준연동의 저항을 1/58[Ω/m-㎟], 밀도 8.89[g/㎤]를 100%로 하여, 이와 비교하면 백분율로 표시한다
3)도전율C[%]와 고유저항ρ사이의 관계식
\[ρ=\frac{1}{58}×\frac{100}{C}[Ω/m−㎟]\]
6️⃣임피던스(Z, impedence)
1)임피던스의 정의
- 전류의 흐름을 방해하는 성질로서 교류에서 사용한다
- 저항과 리액턴스의 합으로 나타낸다
\[Z=R+jX=R+j(wL-\frac{1}{wC})[Ω]\]
2)임피던스의 필요성
- 직류회로에서 전류의 흐름을 제한하는 것은 저항뿐
- 교류회로에서 전류를 제한하는 요소에 리액턴스가 추가되어 임피던스의 개념이 필요
- 리액턴스에는 인덕턴스(코일)에 의한 유도성 리액턴스와 정전용량(콘덴서)에 의한 용량성 리액턴스가 있다
- 인덕턴스와 정전용량은 전력을 소비하지 않고 단지 전력을 저장했다 방출하는 과정을 되풀이 할 뿐이다
3)%임피던스
- %임피던스는 임피던스의 값을 백분율로 나타낸 것
- 주로 변압기, 모터 등의 전기 기기에서 사용되는 용어로, 기기의 특성을 나타내는 중요한 지표 중 하나
\[\%Z=\frac{V_s}{V_{1n}}\times 100[\%] \]
\[=\frac{I_{1n}\times Z}{V_{1n}}\times 100[\%] \]
Vs : 임피던스 전압, Vn : 정격전압
Z : 현재 대상으로 한 회로부분의 임피던스
In : 정격전류, E : 회로전압
- 임피던스 전압
- 2차측을 단락하고 1차측에 정격전류가 흐르도록 인가하는 전압
- 변압기 자체 임피던스를 알고자 할 때 사용
7️⃣%Z가 1,2차 측이 동일한 이유
1)1차측 %임피던스
\[ \%Z_1=\frac{I_{1n}\times Z_1}{V_{1n}}\times 100 \]
2)2차측 %임피던스
\[ \%Z_2=\frac{I_{2n}\times Z_2}{V_{2n}}\times 100 \]
3)1,2차측 전압, 전류, 임피던스 관계
\[V_{1n}=nV_{2n},\ I_{1n}=\frac{I_{2n}}{n}\]
\[ \ Z_1=\frac{nV_{2n}}{\frac{I_{2n}}{n}}=n^2Z_2 \]
상기 식을 대입하여 정리하면
\[ \%Z_1=\frac{I_{1n}\times Z_1}{V_{1n}}\times 100\]
\[ =\frac{(\frac{I_{2n}}{n})(n^2Z_2)}{nV_{2n}}\times 100\]
\[ =\frac{I_{2n}\times Z_2}{V_{2n}}\times 100=\%Z_2\]
\[ \%Z_1=\%Z_2 \]
8️⃣리액턴스(X, Reactance)
1)유도성 리액턴수(XL)
- 인덕턴스 성분을[옴]의 단위로 나타내는 값
\[ X_L =jwL = j2\pi f L [\Omega] \]
- 인덕턴스는 기호로 L 을 사용하고 단위는 [H](henry)또는 [mH]를 사용한다
- 유도성부하 : 코일
2)용량성 리액턴스(XC)
- 정전용량 성분을 의 단위로 나타낸 값
\[ X_C =\frac{1}{jwL} =\frac{1}{ j2\pi f L} [\Omega] \]
- 정전용량은 기호로 C를 사용하고 단위는[F](Farad)또는 [μF]
- 용량성부하 : 콘덴서
3)XL, XC의 관계
\[ Z=R+jX=R+j(wL-\frac{1}{ wC}) \]
\[ wL\gt\frac{1}{wC}:지상\]
\[ wL\lt\frac{1}{wC}:진상\]
\[ wL=\frac{1}{wC}:공진\]
목차(기초 회로소자)
기초 회로소자
🌐V1001M24
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