정류회로의 맥동률과 평활

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1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다

38회 시험 중에서 9번 나왔습니다

2010~2022년 기출 38회 시험 기준

출제 회차 2010년 3차 · 2011년 1차 · 2013년 1차 · 2014년 1차 · 2015년 2차 · 2016년 1차 · 2018년 2차 · 2019년 1차 · 2022년 1차

2 쉬운 설명

맥동률(리플률)은 정류된 직류 출력에 남아 있는 교류 성분(출렁임)의 크기를 직류 평균값에 대한 비율로 나타낸 값이며, 작을수록 매끈한 직류에 가깝다.

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맥동률은 정류회로 종류마다 정해진 값이 있다. 단상 반파는 121 %(1.21), 단상 전파는 48 %(0.48)이며, 이 두 값은 저항 부하의 문항에서 물었다(2011-03-20 시행 53번, 2010-07-25 시행 51번). 해설은 3상 반파 17 %, 3상 전파 4 % 도 함께 든다. 반파는 반쪽 파형만 쓰고 전파는 양쪽을 모두 살려 쓰므로 전파 쪽이 더 매끈하고, 3상이 되면 물결이 더 촘촘해져 값이 더 작아진다. 이 문항들은 계산이 아니라 값을 아는지를 묻는다.

정류회로의 상수(전원의 위상 수)를 크게 하면 출력 파형의 봉우리가 한 주기 안에 더 많이 이어진다. 그래서 맥동 주파수는 증가하고 맥동률은 감소하며 출력이 평평한 직류에 가까워진다. 맥동 주파수는 출렁임이 1초에 반복되는 횟수이다. 예를 들어 단상 전파 정류의 맥동 주파수는 전원 주파수의 2배, 3상 반파 정류는 3배이다. 상수가 적으면 봉우리 사이의 골이 깊고, 상수가 많으면 다음 봉우리가 곧바로 이어져 골이 얕아진다.

계산 문항은 맥동률의 정의에서 출발한다. 맥동률 $\gamma$ 는 직류분에 대한 교류분의 비율이다: $\gamma=\frac{\text{교류분}}{\text{직류분}}$ . 2018-04-28 시행 47번 문항은 같은 양을 $\nu$ 로 쓴다. 이를 교류분에 대해 풀면 $\text{교류분}=\gamma\times\text{직류분}$ 이며, 퍼센트는 소수로 바꾸어 곱한다. 부하 전압이 2000 V 이고 맥동률이 3 % 인 문항(2016-03-06 시행 45번)에서는 $\text{교류분}=0.03\times2000=60\,\mathrm{V}$ 이다. 직류분이 50 V 이고 맥동률이 3 % 인 문항(2018-04-28 시행 47번)의 교류분도 같은 방법으로 1.5 V 이다.

교류를 정류하면 한 방향으로만 흐르지만 전압이 올랐다 내렸다 하는 맥류가 된다. 이 출렁임을 줄여 잔잔한 직류를 만드는 일이 평활이고, 평활회로는 정류한 전압의 맥류분(맥동)을 줄이려고 쓴다. 평활회로는 직류분을 줄이거나 출력전압의 크기를 키우거나 2배로 만드는 회로가 아니다. 2014-03-02 시행 41번 해설은 평활회로를 콘덴서와 코일로 만들며, 콘덴서는 전압을 모았다 내보내고 코일은 전류의 변화를 막고, 콘덴서 용량이 클수록 출렁임이 더 줄어든다고 설명한다.

발문이 「동기기의 전기자 권선에서 전압의 리플(맥동)을 줄이기 위한 가장 좋은 방법」을 묻는 2011-03-20 시행 43번의 답은 커패시터(콘덴서)를 부하와 병렬로 접속하는 것이다. 전압이 높을 때 충전하고 낮을 때 방전하며 리플을 매끄럽게 다듬기 때문이다. 같은 문항의 해설은 저항을 직렬로 넣으면 전압강하만 커질 뿐 리플을 다듬는 효과가 크지 않고, 리액터를 직렬로 넣으면 전류의 급격한 변화는 억누르지만 병렬 커패시터만큼 효과적이지 않으며, 커패시터를 직렬로 접속하면 직류 성분을 막아 버려 평활 목적에 맞지 않는다고 설명한다.

3 이 개념이 나온 기출문제

해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.

4 체크리스트 + 암기팁

암기팁 상수 증가 → 맥동 주파수 증가 · 맥동률 감소.

암기팁 맥동률 크기순:

\text{단상 반파}(121)&gt;\text{단상 전파}(48)&gt;\text{3상 반파}(17)&gt;\text{3상 전파}(4)

[%].

함정 주의 커패시터는 직렬이 아니라 병렬로 단다 — 직렬로 접속하면 직류 성분을 막아 버려 평활 목적에 맞지 않는다.

정류회로에서 상의 수(상수)를 크게 하면 맥동 주파수는 증가하고 맥동률은 감소한다. 「맥동률이 증가한다」(맥동률 부분이 다름)와 「맥동 주파수가 감소한다」(맥동 주파수 부분이 다름)가 들어간 보기는 틀리다(2019-03-03 시행 53번, 2013-03-10 시행 59번).
맥동률의 크기순은 단상 반파 > 단상 전파 > 3상 반파 > 3상 전파이다(121 · 48 · 17 · 4 %). 단상 반파 1.21, 단상 전파 0.48 은 저항 부하 문항의 값이다.
교류분은 맥동률(소수)에 직류분을 곱해 구한다. 퍼센트를 소수로 바꾸는 것을 잊지 않는다(3 % 는 0.03). 직류분이 어느 값인지(부하 전압 또는 직류측 평균전압)를 먼저 확인한다. 이 곱으로 구한 값을 문항은 교류분의 진폭(2016-03-06 시행 45번), 교류분(2018-04-28 시행 47번), 리플전압의 실효값(2022-03-05 시행 43번)이라고 불렀다.

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정류회로에서 평활회로를 쓰는 이유는 출력전압의 맥류분(맥동)을 줄이기 위해서이다. 정류전압의 직류분을 줄이거나 출력전압의 크기를 늘리거나 2배로 하기 위해서라는 보기는 틀리다(2014-03-02 시행 41번).
전압의 리플을 줄이는 가장 좋은 방법은 부하와 병렬로 커패시터를 접속하는 것이다. 직렬 저항은 전압강하만 키우고, 직렬 리액터는 병렬 커패시터만큼 효과적이지 않으며, 직렬 커패시터는 직류 성분을 막아 평활 목적에 맞지 않는다.
정류기 설계조건은 출력 전압의 직류 평활성, 출력 전압의 고조파 함유율을 낮게 하는 것, 입력 역률 1 유지이다. 「전력계통 연계성」은 설계조건에 들지 않아 이것이 「설계조건이 아닌 것」의 답이다(2015-05-31 시행 51번). 고조파는 기본 주파수의 정수배 성분이다.

5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다

2011년 1차 전기기기 43번 — 전압 리플을 줄이는 가장 좋은 방법동기기의 전기자 권선에서 전압의 리플(맥동)을 줄이기 위한 가장 좋은 방법은?옳은 것 고르기해설 보기 →2015년 2차 전기기기 51번 — 정류기 설계조건이 아닌 것정류기 설계조건이 아닌 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →2019년 1차 전기기기 53번 — 상수를 크게 했을 때 맥동 변화정류회로에서 상의 수를 크게 했을 경우 옳은 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →

6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 7개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기

정류회로의 맥동률

정류회로 방식마다 출력 전압에 남는 교류 성분의 비율(맥동률)이 정해져 있으며, 전파정류는 반파정류의 절반 이하로 작아진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 10문항 중 3문항이 인용

맥동률

맥동률은 직류분에 대한 교류분의 비율이며

\gamma=\frac{\text{교류분}}{\text{직류분}}

이다.