저항만의 부하에서 사이리스터를 이용한 전파정류 회로의 출력식이 옳게 표시된 것은?
정답과 해설 보기
정답 ②
저항 부하 사이리스터 전파정류 평균 전압은 Ed = 0.45E(1+cosα)이다.
개념 한 쪽
전기기능사 제어 정류기 — 점호각과 위상 제어
제어 정류기는 사이리스터의 점호각을 조절해 출력 전압을 바꾸는 정류 회로이다. 저항 부하의 단상 전파 제어 정류는 Ed = 0.45E(1+cosα)이고, 점호각 α가 커질수록 평균 전압은 낮아진다. 전류가 연속인 인덕턴스 부하에서는 다른 식을 쓴다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「제어 정류기에 대한 원리 및특성 등」의 공개 문제 1개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 정류회로 출력식과 계산 | 1 | 반파·전파·3상 정류의 평균 출력 전압 식 고르기 · 원하는 직류 전압을 얻는 2차 전압 계산 |
가장 자주 묻는 것은 정류회로 출력식과 계산입니다.
뜻
다이오드 정류는 전원이 정해진 시점에 저절로 통전되지만, 사이리스터는 게이트 신호를 주는 시점을 조절해 통전을 시작한다. 이 시점을 나타내는 각도가 점호각 α이다. 점호각을 늦추면 한 주기에서 전류가 흐르는 구간이 줄어들어 평균 출력 전압이 낮아진다.
저항만의 부하에서 사이리스터를 이용한 전파정류회로의 평균 전압은 Ed = 0.45E(1+cosα)이다. α = 0이면 Ed = 0.45E × 2 = 0.9E가 되어 전파정류의 최대 출력과 일치한다. α가 커지면 (1+cosα)가 작아지므로 출력이 줄어든다.
큰 인덕턴스 부하로 전류가 연속으로 흐르는 경우에는 식이 달라진다. 이때는 0.9E cosα를 사용한다. 저항 부하에 쓰는 0.45E(1+cosα)와 구별해야 하며, 문제에 「저항만의 부하」인지 「전류가 연속」인지가 표시된다.
단상 반파 사이리스터 정류회로에서 큰 인덕턴스 부하가 있고 전류가 연속일 때, 전원 실효값 100V에서 점호각 60°이면 정류 전압은 약 45V이다. 점호각이 커질수록 정류 전압이 낮아지는 방향도 함께 확인한다.
공식 교재로 짚기
국가직무능력표준(NCS) 학습모듈 「전력 전자와 전력변환기」(1901050105)는 이 개념을 이렇게 다룹니다.
학습목표: 전력용 반도체 소자가 스위치 동작으로 전력을 제어·변환하는 전력 변환 시스템의 핵심 요소임을 설명할 수 있다.
주로 적절히 스위 치를 ON/OFF함으로써 전력을 제어, 변환 기능으로서 전력 변환 시스템의 핵심 요소이며 반도체 스위치의 역할을 한다
NCS 학습모듈 ncs-1901050105 전력 전자와 전력변환기 · 1-1 전력변환기 회로 확인
예제
출력식을 고르는 문제는 부하의 종류를 먼저 본다. 「저항만의 부하」이면 0.45E(1+cosα)를, 「전류가 연속」인 인덕턴스 부하이면 0.9E cosα를 고른다. α = 0을 대입해 0.9E가 되는지 검산하면 식을 바꿔 외우지 않아도 된다.
점호각과 출력의 관계를 묻는 문제는 방향을 확인한다. 점호각이 커지면 통전 구간이 줄어 평균 전압은 낮아진다. 60°에서 45V라는 값은 문제의 조건이 큰 인덕턴스 부하이고 전류가 연속일 때의 결과이므로, 저항 부하의 식과 섞지 않는다.
대표 기출 1문항
자주 묻는 물음
- 제어 정류기에서 점호각이란 무엇인가요?
- 사이리스터에 게이트 신호를 주어 통전을 시작하는 시점을 나타내는 각도입니다. 점호각이 커지면 한 주기에서 전류가 흐르는 구간이 줄어 평균 출력 전압이 낮아집니다.
- 저항 부하의 단상 전파 제어 정류 출력식은 무엇인가요?
- Ed = 0.45E(1+cosα)입니다. α = 0이면 0.9E가 되어 전파정류의 최대 출력이 됩니다. α가 커질수록 출력은 작아집니다.
- 인덕턴스 부하에서는 어떤 식을 쓰나요?
- 전류가 연속으로 흐르는 큰 인덕턴스 부하에서는 0.9E cosα를 사용합니다. 저항 부하의 0.45E(1+cosα)와 구별해야 합니다. 단상 반파에서 전원 100V, 점호각 60°, 전류 연속이면 정류 전압은 약 45V입니다.
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