2020. 11. 1. 09:46ㆍ전기공부/전기회로
5. 전압원과 전류원에 대해 알아보자.(2)전류원
앞서서 전압원에 대해 알아보았다.
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4. 전압원과 전류원에 대해 알아보자.(1)전압원
4. 전압원과 전류원에 대해 알아보자.(1)전압원 전기회로의 에너지공급원(Source)은 전압원과 전류원으로 나눠진다. 전압원(Voltage Source)와 전류원(Current Source)는 어떤 특징과 차이점을 가지고 있는
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이번엔 전류원이 무엇인지,
전압원과 전류원에서 발생하는 단락전류와 절연파괴의 문제에 대해 알아보자.
2. 전류원(Current Source)이란?
(1) 전류원 기호
(2) 전류원이란?
(3) 이상적인 전류원
(4) 실제의 전류원
3. 전압원과 전류원의 문제점
(1) 전압원 - 단락전류 문제
(2) 전류원 - 절연파괴 문제
2. 전류원(Current Source)이란?
(1) 전류원 기호
전류원은 기호로 나타내면 아래와 같이 표현할 수 있다.
(2) 전류원이란?
'전류원'이란 부하에 일정한 전류를 공급하는 전원이다.
우리가 평소 사용하는 전원은 대부분 '전압원'이기 때문에 '전류원'을 실제로 보기는 어렵다.
실험실에서의 의도적으로 만든 장비 혹은 공항 활주로에서 사용하는 조명과 같이 '전류원'이 필요한 곳 몇몇 곳을 제외하고는 대부분 '전압원'을 쓴다고 보면 된다. 전류원을 사용하면 일정한 전류를 공급하므로 불의 밝기를 일정하게 해 줄 수 있다.
전압원은 '부하'의 크기가 바뀌어도 전압의 크기가 일정하지만 전류의 크기는 달라졌다.
'전류원'은 전압원과는 다르게 부하에 전류를 일정하게 유지해준다. 전압원보다 안정적으로 부하에 전류를 공급할 가능성이 높다.
대신 비싸고 만들기 어렵기 때문에 꼭 필요한 곳에서만 사용한다.
(3) 이상적인 전압원
전류원이란 '내부저항(임피던스)이 무한대이며, 부하에 무관하게 일정 전류를 공급하는 전원이다.'
내부저항(r)이 무한대이고 부하(R)에 일정하게 전류를 공급하면 '이상적인 전류원'이다.
내부저항이 '무한대'라는 말은 회로가 Open 돼서 저항이 무한대와 같은 말이다. 이런 상태가 되면 전류원에서 나온 전류는 전원 내부 저항 쪽으로 흐르지 못하고 모두 부하(R) 쪽으로 흐르게 된다.
이런 경우가 '이상적인 전류원'에서의 전류 공급이다.
만약 1A의 전류원이라면, 부하가 1Ω이든 2Ω이든 1A를 공급하게 된다. 부하 입장에서는 항상 동일한 전류를 받을 수 있으므로 안정적인 부하 운전이 가능하다.
(4) 실제의 전류원
실제 전류원에서는 '내부저항(임피던스)이 무한대가 아니다.'
전원 내부 저항(r)이 무한대가 아니고 어느정도 높은 값을 가진다. 그래서 전류가 부하(R) 쪽 뿐만 아니라 전원 내부 저항(r) 쪽으로도 흐르게 된다.
부하(R)의 값이 커질수록 전원 내부 저항(r) 쪽으로 흐르는 전류의 양이 많아진다.
실제의 1A 전류원이라면 전원내부저항(r) 쪽으로도 전류가 조금 흐르기 때문에 부하(R)에 완벽한 1A를 공급할 수는 없다.
3. 전압원과 전류원의 문제점
(1) 전압원 - 단락전류 문제
전압원에서는 부하가 늘어나도 부하에 공급되는 전압이 일정하다.
하지만 부하가 증가함에 따라 전류가 증가한다.
(부하는 병렬로 연결되기 때문에 부하(R)가 많이 연결될수록 합성저항(Rt)의 크기는 작아져서 전류는 증가한다.)
부하가 많이 증가해서 부하합성저항이 '0'에 가까워지면 전류가 무한대로 흐르게 된다.
부하합성저항(Rt)가 '0'이 되는 것과 같은 상황이 회로가 단락(Short)되는 상황이다.
이때 전류가 무한대로 흐르게 되는데 이게 '단락전류(Short Circuit Current)'이다.
단락전류로 인해 전력 계통 및 전기기구에 열적, 기계적 손상이 생길 수 있다.
이렇게 큰 전류, 단락이 발생할 수 있는 시스템이 '전압원 시스템'이다.
(2) 전류원 - 절연파괴 문제
전류원에서는 부하가 늘거나 줄어도 부하에 공급되는 전류가 일정하다.
하지만 부하가 감소함에 따라 전압이 증가한다.
(부하는 병렬로 연결되기 때문에 부하(R)수가 감소할수록 합성저항(Rt)이 증가해서 전압이 커진다.)
부하합성저항(Rt)가 '무한대'인 상황은 회로가 개방(Open)되는 상황이다.
그러면 오옴의 법칙 (V= IR)에서 전류가 일정, 저항(R)이 무한대가 되므로 전압(V) 역시 '무한대'가 된다.
회로에서 전압이 무한대가 되면 '절연파괴'로 인해 설비에 고장이 생긴다.
*절연파괴 : 전기,전력,전자 회로 및 그 부품에서 도체 사이를 격리하는 절연체가 파괴되고 절연 상태이지 않은 것을 말한다.
이렇게 큰 전압, 절연파괴가 발생할 수 있는 시스템이 '전류원 시스템'이다.
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