전원 정류회로의 특성 : 출제 예상 문제

1. 단파 정류 회로

  ▣ 단상 반파 정류회로는 다이오드 한개로 구성된 정류회로이다.

 

  ▣ 정류의 직류분은 평균값으로 나타내면 최대전압을 π로 나누어 산정한다.

 

단상반파 맥동률	단상전파	3상 반파	3상 전파
121%	48%	17%	4%

 

2. 단상 전파 정류회로

  ▣ 단상 전파 정류회로는 다이오드 2개로 구성된 정류회로이다.

 

  ▣ 직류분 전압은 다음과 같다.

 

  ▣ 다이오드 4개에 의한 단상 전파 정류회로는 첨두역전압만 √2 E로 다르다.

 

다. 3상 반파 정류회로 : Ed = 1.17 E

  라. 3상 전파 정류회로 : Ed = 1.35 E

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3. 다이오드 정류 회로

  ▣ 먼저 다이오드의 성질에 대하여 알아 봅시다.

 

다이오드는 Anode와 Cathode 극을 갖는 반도체 소자이다.

anode극에 + 전류 0.7[V]이상이 걸리면 도통상태가 되고 그 이하 즉 (-) [V]가 걸리면 불통상태가 된다.

이러한 성질을 이용하여 교류전류를 직류 전류로 바꾸는 정류하는 소자로 이용한다.

다이오드는 0.7[V]에 도통되므로 0.7[V]의 전력손실이 발생하게 된다.

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가. 단상반파 정류회로

  ▣ 단상반파 정류회로는 한개의 #다이오드 로 교류를 직류로 정류하는 회로이다.

 

다이오드 한 개로 정류를 하게 되면 다이오드의 anode극에 +전압(0.7)이상이 걸리면

다이오드에는 전류가 흐르고 그 이하의 전압이 걸리면 전류가 흐르지 않는다.

따라서 정현파 전류 한 주기(2π) 중에서 절반 (π)만 전류가 흐르게 된다.

반파 정류회로에는 맥동율(출렁거림 121[%]) 크기 때문에 이를 완화해 주기 위하여

콘덴서를 병렬로 연결하여 평활회로를 구성한다.

  ① 입력 전압 Vi = 100이라면 출력 직류 평균전압은 √2/π E , 즉 0.45 E이다.

       여기서 E는 실효값을 말한다.

  ② PIV ( #첨두역전압 ) : 역방향 전압을 말하며 cathode 극에 +, anode극에 - 전압이

      걸렸을 때 막아 주는 전압으로 원래 전압의 최대값(Max)이 된다. 따라서 첨두역전압은

      √2E가 된다. 즉, E는 실효값이고 첨두역전압(PIV)은 최대값이다.

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나. 단상 전파 정류회로

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  1) 다이오드가 2개인 경우

 

다이오드가 2개인 경우에는 전원선이 양쪽에 다이오드가 설치되어 모든 극성에서 전류가 흐르게 되므로 

모든 파형을 정류하게 된다.

  ① 입력전압 Vi = 100[V]를 걸어주면 출력은 50[V]로 떨어진다. 변압기의 2차측이 절반으로 줄어들기 때문이다.

       따라서 이를 해결하기 위하여 변압기의 권수비를 1 : 2로 하여 전압을 2배로 높여 준다.

  ② PIV(첨두역전압) : 권수비를 1 : 2로 하여 전압을 2배로 높여 주므로 첨두 역전압은 단상2선식의 2배가 되므로

      첨두역전압(PIV)은 2× √2 E가 된다.

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2) 다이오드가 4개인 경우 (브릿지 회로)

 

  ▣ 다이오드가 4개인 단상 전파 정류회로는 브릿지를 이용하여 다이오드가 2개인 단상 전파 정류회로의 전압이 2배로

       높아지는 것을 해소하고 전파정류할 수 있도록 회로를 구성한다.

  ⊙ 첨두역전압(PIV)는 단상 반파정류회로와 마찬가지로 √2 E가 된다.

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【정류회로 종합 정리】

 

   ※ 전압 E는 전압의 #실효값 을 의미한다.

   ※ 맥동률은 직류분 대비 교류분을 말하며 파형의 출렁거리림의 정도를 말한다.

       직류분은 Ed 즉 평균값을 말하며, 교류분은 전체파형에서 직류분을 뺀 나머지 부분이다.

 

   ※ 3상 다이오드 정류회로는 다음 그림과 같다.

 

4. 사이리스터on (SCR : Silicon Controlled Rectifier) 정류회로

 

▣ 사이리스터는 본래 PNPN접합의 4층구조 반도체 소자를 총칭하지만, 그 중에서도 SCR이라 불리는 역저지 3단자

     사이리스터(Reverse-Blocking Triode-Thyristor)를 말한다. SCR은 양극이 음극에 대하여 양전위일 때에만 Switch를

     ON하고, 반대로 양극이 음극에 대하여 음전위에 있을 때에는 역저지 상태를 나타낸다.

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특수한 #반도체 (半導體) 정류 소자로서, 소형이고 응답 속도가 빠르며, 대전력(大電力)을 미소한 압력으로 제어할 수

있을 뿐 아니라 수명이 반영구적이고 단단하므로 릴레이 장치, 조명 ‧ 조광 (調光) 장치, 인버터, 펄스 회로 등 대전력의

제어용으로 사용된다. 트랜지스터로는 할 수 없는 대전류, 고전압의 스위칭 소자(素子)로서 급속히 보급되었다.

SCR의 주 전극은 #캐소드 (Cathode : K)와 #애노드 (Anode : A)이다.

 

 

【 출제 예상 문제 】

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1. 60 [Hz]의 3상 전압을 전파정류하면 맥동 주파수는 ? ③

   ① 120 [HZ]              ② 240 [HZ]              ③ 360 [HZ]                  ④ 720 [HZ]

[해설] 맥동률 · 맥동주파수(60[Hz) 기준)

구 분	맥동률	맥동주파수
단상 반파	1.21	60 [HZ]
단상 전파	0.482	120 [HZ]
3상 반파	0.183	180 [HZ]
3상 전파	0.042	360 [HZ]

2. 전압 변동률이 10[%]인 정류회로에서 무부하 전압이 24[V]인 경우 부하시 전압은 몇 [V] 인가 ? ③

  ① 19.2 [V]              ② 20.3 [V]               ③ 21.6 [V]                   ④ 22.6[V]

[해설] #전압변동률

3. 단상 반파 정류회로에서 입력에 교류 실효값 100[V]를 정류하면 직류 평균전압은 약 몇 [V]인가 ?

     (단, 정류기의 전압강하는 무시한다) ①

    ① 45               ②50                   ③ 57                      ④ 68

[해설] 직류 평균 전압 : Eav = 0.45E = 0.45 × 100 = 45 [V]

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4. 맥동률이 가장 적은 정류방식은 ? ④

  ① 단상 반파식          ② 단상 전파식                ③3상 반파식                 ④ 3상 전파식

[해설] #맥동률 · #맥동주파수 (60[Hz])

구 분	맥동률	맥동주파수
단상 반파	1.21	60 [HZ]
단상 전파	0.482	120 [HZ]
3상 반파	0.183	180 [HZ]
3상 전파	0.042	360 [HZ]

5. 그림과 같은 반파정류회로에 스위치 A를 사용하여 부하저항 RL 을 떼었냈을 경우 콘덴서 C의 #충전전압 은 몇 V가

    되겠는가 ? ④

 

     ① 12 π                 ② 24 π                         ③ 12√2                     ④ 24√2

[해설] #반파정류파 : #최대값 은 Vm = √2 V

▣ 전압의 최대치가 #콘덴서 에 충전된 상태이므로 콘덴서의 충전전압 Vm = √2 V  = 24√2 [V]

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6. 2차 전압이 220 [V]인 옥내 변전소에서 스프링클러 설비의 수신반에 전기를 공급하고 있다. #스프링클러 #수신반 의

    수전전압이 216[V]인 경우 변전소에서 수신반까지의 전압 강하율은 몇 [%]인가 ? ④

   ① 1.74                       ② 1.79                     ③ 1.82                          ④ 1.85

[해설] #전압강하율​

7. 그림과 같은 #정류회로 에서 부하 R에 흐르는 직류전류의 크기는 약 몇 [A]인가 ? (단, V = 200[V], R=20√2 [Ω]이다.) ①

 

    ① 3.2                    ② 3.8                        ③ 4.4                       ④ 5.2

[해설] #직류 #전류

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