집에서 전력 변환하기

안녕하세요. 이번 포스팅에서는 DC 모터의 모델링을 알아보겠습니다.DC 모터의 종류에는 여러 가지가 있지만, 계자가 영구자석으로 만들어진 DC 모터를 대표적으로 해석해 보겠습니다 ㅎㅎ모델링을 통한 DC 모터의 해석은 제어기 설계를 위한 필수 과정이에요!계자는 영구자석을 사용하므로 전기자 회로와 토크를 중심으로 해석해 볼게요. DC 모터 관련 다른 포스팅은 아래 링크를 참고해주세요! DC 모터의 구조DC 모터의 동작 원리 ■ DC 모터의 모델링 ▶ 전기자 회로 여기서 해석하고자 하는 DC 모터는 영구자석을 사용하기 때문에 계자 권선에 대한 해석은 불필요합니다.영구자석에 의한 자속(계자 자속)이 정해진 상태에서 전기자 회로를 그려보면 다음과 같습니다. 위 등가 회로로부터 전기자 단자 전압을 구해보면 다음과 ..

안녕하세요. 이번 포스팅에서는 저항의 용도에 대해서 같이 알아보겠습니다! 저항은 회로를 살펴봤을 때, 가장 많이 들어가는 소자 중 하나인데요. 저항은 어떠한 용도로 사용되기에 이렇게도 많이 쓰이는 건지 공부하는 시간을 갖도록 하겠습니다^^ 저항에 관해서 다른 내용도 궁금하다면 다음 링크 참고해 주세요^^ 저항(Resistor)의 개념 ■ 저항의 용도 ▶ 전류 제한 저항은 전류를 제한하기 위한 용도로써 거의 모든 회로에 사용됩니다. 특히, 전력이 큰 회로에서 이 용도가 중요한데요. 이전 포스팅에서 전력 손실은 곧 열로 방출된다고 말씀드렸었죠 ㅎㅎ 저항을 회로에 직렬로 연결해 주는 것만으로도 전력 손실이 줄어드는 장점을 가질 수 있습니다. 왜 그럴까요? 전력 수식을 살펴보면 P = I2R로 정해지는 것을 알..

안녕하세요. 이번 포스팅에서는 전자 회로에서 가장 많이 사용되는 수동 소자 중 하나인 '저항'에 대해 다뤄보겠습니다. 저항은 종류와 용도가 다양하기에 여기서 모든 걸 다루진 않고, 기본적인 개념을 먼저 같이 공부해 봅시다^^ ■ 저항 [Resistor] ▶ 개념 저항(Resistor)이란, 전류의 흐름을 방해하는 성질을 지닌 수동 소자입니다. (수동 소자 : 동작 전원을 필요로 하지 않는 소자) 저항은 보통 R로 표기하며, 기호는 다음과 같이 표현합니다. 사실 우리가 사용하는 대부분의 물체는 저항의 성질을 가지고 있어요. 저항의 성질을 쉽게 말해 불순물이라고 볼 수 있는데요. 전하가 흐를 때 이러한 불순물과 충돌하기 때문에 전류의 흐름을 방해하는 것처럼 보이는 겁니다. Tip! 이때 생기는 에너지 손실은..

안녕하세요. 제어공학을 공부하기에 앞서 가장 기초적인 내용 중 하나인 블록선도에 대해서 다뤄보겠습니다. 블록선도를 알아보면서 블록선도의 구성과 전달함수, 그리고 특성방정식 등 제어 시스템에서 중요한 요소들도 함께 공부해봅시다! ■ 블록선도 [Block Diagram] ▶ 블록선도(Block Diagram) 제어공학에서 블록선도(Block Diagram)란, 시스템의 전체 구성을 입출력, 전달함수, 화살표 등으로 표현하여 시스템의 이해와 해석이 용이하도록 표현한 그림입니다. 블록선도의 구성은 4개입니다. ① 전달요소 - 입력은 전달요소를 거쳐 출력으로 변환됩니다. 따라서 원하는 출력을 얻기 위해서는 정확한 전달요소를 설계하는 것이 중요합니다. - 입력과 출력의 비율을 함수로 표현한 것을 '전달함수'라고 합..

안녕하세요. DC 모터에 전원을 인가하면 회전하는 힘이 생깁니다. 이 힘은 어떤 원리로 생길까요? DC 모터의 동작 원리는 플레밍의 왼손 법칙과 로런츠 힘으로 설명할 수 있어요. 이번에는 DC 모터가 회전하는 힘이 어떤 원리에 의해 생성되는지 두 가지 관점에서 설명해 볼게요! DC 모터의 다른 내용도 궁금하다면 다음 링크 참고해 주세요^^ DC 모터의 구조 ■ DC 모터의 동작 원리 ▶ 플레밍의 왼손 법칙 DC 모터는 자기장 영역에 회전자 도체에 전류를 흘려 전자기력(Electromagnetic force)을 발생시킵니다. DC 모터에서 자기장을 만들어주는 건 고정자인데요. 보통 영구자석 또는 전자석을 사용합니다. 그리고 전원을 인가하면 브러시, 정류자를 통해 회전자 도체에 전류가 흐르면서 전자기력이 발..

안녕하세요. 교류의 크기를 표현하기 위해서는 어떤 지푯값을 사용할까요? 이번 포스팅에서는 교류를 표현할 때 자주 사용하는 실횻값과 평균값을 함께 알아보겠습니다^^ 그 전에 직류나 교류에 대해 궁금하다면 다음 링크 참고해주세요^^ 직류(DC)와 교류(AC) 이해하기 ■ 실횻값 [Root-mean-square value, RMS value] ▶ 정의 교류 전류나 교류 전압을 수치상으로 표현하고 싶을 때, 보통 실횻값을 사용하는데요. 쉽게 말하면 교류의 실횻값은 우리가 어느 정도의 전력을 공급하는 지 알기 위해서 직류 값으로 표현하는 수단이에요! 예를 들어, 단순한 저항 회로에 어떠한 교류 전압 Vac를 흘렸을 때와 직류 전압 Vdc를 흘렸을 때 소비된 전력이 같다면 Vac와 Vdc의 실횻값은 같다고 표현할 ..

안녕하세요. 전력 변환을 기본으로 하는 학문인 전력전자를 공부하기 위해서는 먼저 직류(DC)와 교류(AC)에 대해서 꼭 알아야 합니다! 이번 포스팅에서는 직류와 교류의 정의, 특징, 응용 분야를 다뤄보겠습니다^^ ■ 직류 [Direct Current, DC] 1. 정의 직류는 시간에 따라 극성이 변하지 않는 전류입니다. (크기는 변할 수 있음) 2. 특징 에너지 저장이 가능합니다. 주파수가 없어서 교류에 비해 송전 효율이 높습니다. 해석이 간단하여 엔지니어 입장에서 설계하기에 더 쉽습니다. 변압기를 사용할 수 없습니다. 영점이 존재하지 않아 전류 차단이 어렵습니다. 3. 응용 분야 여기서 말하는 전하는 무엇인지, 그리고 어떠한 이유로 전하가 흐르게 되는지 알아보겠습니다 저장 장치 (배터리) 각종 IC 및..

안녕하세요. DC 모터 공부를 시작하기 위해 먼저 DC 모터의 구조부터 같이 알아봅시다^^ ■ DC 모터의 구조 먼저 직류 전동기라고도 불리는 DC 모터의 구조가 어떻게 구성되었는지 보겠습니다. 1. 계자 (Field Magnet) DC 모터에서 주 자속을 만들어주는 부분입니다. DC 모터에서 회전력을 만들어내려면 계자에서 생성되는 자속이 필수적입니다. 플레밍의 왼손 법칙에 의해 회전하기 때문이죠 ㅎㅎ 이 자속을 만들어주기 위해서 계자는 영구자석 또는 전자석으로 만들어집니다. 영구자석을 사용하면 별도의 권선 없이 자속 생성이 가능하나, 자속 제어가 어렵다는 단점이 있어요. 반면에 전자석을 사용하면 여자 전원 및 권선이 필요하지만, 자속을 조절할 수 있습니다. 2. 전기자 (Armature) 계자에서 설명..

안녕하세요. 이번에는 단상 하프브리지 인버터의 스위칭 상태에 따른 전류 경로와 극전압을 분석해보겠습니다~ 그 전에 단상 하프브리지 인버터에 관해 더 궁금하다면 다음 링크 참고해주세요^^ 단상 하프브리지 인버터의 회로 구성과 동작 원리 ■ 단상 하프브리지 인버터의 전류 경로 분석 Case I. 전력 반도체의 스위칭 상태 (상단 Turn-On, 하단 Turn-Off) 위 그림처럼 상단 FET를 턴온시키고 하단 FET가 턴오프시킨다면 전류는 방향에 따라 Q1 또는 D1로 흐르게 됩니다. (전류가 인버터 폴(a 점)에서 부하로 나가는 경우에는 Q1를 통해 전류가 흐르고, 반대의 경우는 D1를 통해 전류가 흐릅니다.) 하지만 극전압 Va는 항상 VDC/2가 되므로 D2는 턴오프 상태가 되죠. Case I에서의 극..

안녕하세요. 인버터 토폴로지 중 가장 기본적인 단상 하프브리지 인버터의 회로 구성과 동작 원리를 살펴보며 인버터의 기초를 다져보도록 하겠습니다. 단상 하프브리지 인버터에 관해 더 궁금하다면 다음 링크도 참고해주세요^^ 단상 하프브리지 인버터의 전류 경로 분석 ■ 단상 하프브리지 인버터 1. 회로 구성 단상 하프브리지 인버터(single-phase half-bridge inverter)는 직류 입력으로부터 교류 출력을 발생시키는 인버터 회로 중 가장 간단한 회로입니다. 겨우 전력반도체 소자 두 개를 갖고 전력 변환이 가능하다니, 정말 간단하죠?! 실제 환경에서는 주변 회로가 더 구성되지만, 이번 포스팅에서는 최대한 간단하게 해석할게요. 2. 동작 원리 교류를 만들기 위해서는 시간에 따라 전하의 크기와 방향..