전지기사_회로이론 17년도 1회 기출문제 72번 풀이하기

목차

원리1) 교류와 직류

원리2) 교류 전압 발전 원리

원리3) 교류의 파형

문제풀이)

 

 

원리1) 교류와 직류

전압은 두 종류로 교류와 직류로 나눌 수 있다.

 

직류는 아래의 그래프처럼 시간이 지나도 크기가 바뀌지 않는 전원으로 값을 적을 때 대문자 V로 V = RI [v] 로 쓴다.

직류 그래프

 

반면 교류는 시간에 따라 크기가 주기적으로 변하는 전원으로 아래의 그래프와 같은 파형을 그린다. 식은 순시값과 페이저 등으로 나타내는데 그 중에서 시간에 따라 값이 바뀌는 것을 나타내는 순시값은 아래와 같고 교류는 직류와 달리 소문자 v로 나타낸다.

교류 전압의 순시값

원리2) 교류 전압 발전 원리

교류 전압이 발전되는 원리는 아래의 영상에 나온 전류가 연결된 코일이 자석 사이에서 회전하면 N극에서 S극으로 향하는 기전력을 끊어 유기기전력을 만들게 된다. 이것이 발전기의 발전 기본 원리이다. 나중에 전기기기 과목에서도 자세히 다루니 아래의 영상을 통해 알아두는 게 좋다.

☞ 발전기 원리 영상 보러가기 

 

 

원리 3) 교류의 파형

사실 자연계에선 위의 그래프처럼 주기적으로 깨끗한 파형의 교류가 발생하진 않는다. 

번개를 예로 비주기적인 소음과 빛을 내는 게 자연계에선 생긴 교류 전기다.

대신 발전소에선 안정전익 전원 공급을 위해 위의 그래프처럼 주기적이고 깨끗한 파형의 전압을 발전한다.

 

여기서 주기적이란 의미는 일정 시간동안 한 가지 형태의 파형이 반복적으로 나타난단 의미다. 

위의 그래프는 2파이를 주기로 같은 모양이 반복해서 나온다. 

 

주기는 보통 T로 쓰고  T = (1/ f ) , 주파수 값인 f와 반비례 관계로 파형 1개가 이동할 때 걸리는 시간이다.

 

주파수 f 는 반대로 1초동안 지나간 1개의 파형(사이클)의 수를 의미한다. 

 

이것은 회전하는 속도인 w로 아래의 식으로 쓸 수 있다. 아래 식은 계속해서 등장할 테니 꼭 암기 필수!

 

 

 

문제풀이)

정현파 전압은 교류 전압 중에서 삼각함수 형태(보통 정현파라 부른다) 의 파형을 의미한다. 

※ 그 외의 파형 형태는 비정현파 전압으로  파고율, 파형율을 묻는 문제가 아니면 딱히 언급되진 않는다.

 

따라서 교류전압의 순시값 식에 대입해서 풀면 되고 식은 아래와 같다.