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교류회로의 정의와 특징, 활용
전기회로는 직류회로(DC)와 교류회로(AC)로 나눌 수 있습니다. 전기를 생산하는 발전부터 수용가에 공급되는 배전까지의 전력 계통에서는 교류회로를 해석하는 것이 매우 중요합니다. 이번 시간에는 이러한 교류회로에 대하여 알아보겠습니다.
정의 :
교류회로는 교류전원을 사용하여 일정한 주파수를 가지고 부하에 전력을 공급하는 회로입니다. 한국일 경우 60Hz의 주파수를 가지는 전원을 사용합니다. 장거리 송전 시 직류송전에 비해 손실이 적기 때문에 전력 계통에서는 교류송전 방식을 사용합니다. 교류전원은 크기, 위상, 주파수, 파형의 물리량을 가지고 있습니다. 정현파(sin, cos파형)의 파형을 가지는 교류전원의 크기에는 최댓값과 rms(root mean square)의 값을 가지고 있습니다. 최댓값은 정현파가 가질 수 있는 최대의 값을 말하며, rms값은 시간에 따라 변화하는 교류값을 일정한 크기의 직류로 부하에 공급한다고 생각할 때의 값입니다. 일상생활 속에서 전자제품에서 볼 수 있는 220[V]의 값은 rms값 입니다.
특징:
임피던스(Z) : 직류회로의 경우 전력을 소모하는 파라미터는 저항(R)이 유일합니다. 하지만 교류회로에서는 저항뿐만 아니라 인덕턴스(L), 커페시턴스(C)등의 여러 파라미터가 등장합니다. 직류회로에서 R과 유사한 특성을 가지는 이 R, L, C의 값을 임피던스라고 합니다. 전원의 주파수에 따라 L, C에 영향을 받는 리액턴스 값이 변화하게 됩니다. 따라서 임피던스는 저항과 리액턴스를 모두 포함하는 개념입니다. Z = R + jX = R + j(wL - 1/(wC))로 표현합니다. 여기서 j는 허수를 나타냅니다.
활용:
AC는 효율성과 전압 변환의 용이성으로 인해 발전소에서 가정 및 산업으로의 장거리 전력 전송에 사용하며 가정용 전기 배선, 전원 조명, 가전제품 및 전자 제품의 표준입니다. 또한 전자기 유도 법칙을 활용하여 전압을 높이거나 낮추는 기능을 할 수 있어 변압기에 필수적입니다.
교류 발전기라고도 하는 AC 발전기는 발전소에서 AC 전력을 생산하며 난방, 환기 및 공조(HVAC) 시스템에 전원을 공급합니다.
결론적으로 교류회로는 전압과 전류가 주기적으로 변화하며 직류회로와는 다른 특성을 보이고 전압 수준을 효율적으로 변경할 수 있기 때문에 전력 전송에 적합하며 그 응용 분야는 가정용 배선, 모터, 변압기 및 전자 제품으로 확장됩니다. AC 회로를 이해하는 것은 전기 기사가 광범위한 전기 시스템 및 장치를 설계, 문제 해결 및 유지 관리하는 데 매우 중요합니다.