직렬 RLC 회로가 12 V (실효값), 500 Hz 전원에 연결되어 있다. 임피던스의 위상각 φ을(를) 도 단위로 구하시오 (전류가 전압보다 뒤질 때 양).
V = 12 V (rms)f = 500 HzR = 10 ΩL = 50 mHC = 1 µF
φ = °
4.교류 임피던스와 페이저어려움
직렬 RLC 회로가 24 V (실효값), 60 Hz 전원에 연결되어 있다. 회로의 공진 주파수 f0을(를) 구하시오.
V = 24 V (rms)f = 60 HzR = 25 ΩL = 250 mHC = 10 µF
f0 = Hz
5.교류 전력과 역률보통
임피던스 Z = 16 + j12 Ω인 부하가 120 V(실효값) 단상 전원에 연결되어 있다. 피상 전력 S을(를) 구하시오.
V = 120 VZ = 16 + j12 Ω
S = VA
6.교류 전력과 역률어려움
10 V(실효값), 1000 Hz 전원의 내부 임피던스는 Zs = 10 + j40 Ω이다. 부하 임피던스 ZL은(는) 자유롭게 선택할 수 있다. 최대 전력을 위한 부하는 저항과 커패시터의 직렬로 만든다. 커패시턴스 C을(를) 구하시오.
Vs = 10 V (rms)f = 1000 HzZs = 10 + j40 Ω
C = µF
7.LC 공진, Q 인자, 대역폭보통
직렬 RLC 회로가 2 kHz에서 공진하고 Q = 4입니다. 낮은 쪽 반전력 주파수 f1을(를) kHz 단위로 정확하게 구하시오.
f0 = 2 kHzQ = 4
f1 = kHz
8.LC 공진, Q 인자, 대역폭어려움
직렬 RLC 회로(R = 2 Ω, L = 220 µH, C = 4.7 nF)를 공진에서 전류 진폭 10 mA로 구동합니다. 한 주기 동안 R에서 소비되는 에너지 Ecycle을(를) nJ 단위로 구하시오.
R = 2 ΩL = 220 µHC = 4.7 nFIm = 10 mA
Ecycle = nJ
9.3상 전력보통
평형 3상 부하가 선간 전압 400 V의 전원에서 선전류 80 A를 끌어 쓴다. 역률은 0.75(지상)이다. 부하가 소비하는 전체 유효 전력 P을(를) kW 단위로 구하시오.
VL = 400 VIL = 80 Acos φ = 0.75
P = kW
10.3상 전력어려움
평형 3상 부하가 480 V(선간), 50 Hz 전원에서 역률 0.78(지상)로 80 kW를 소비한다. 부하에 병렬로 연결한 3상 커패시터 뱅크로 전체 역률을 0.92(지상)까지 높여야 한다. 유효 전력은 변하지 않는다. 커패시터는 Y 결선이다. 각 커패시터의 정전 용량 Cph을(를) µF 단위로 구하시오.
P = 80 kWpf1 = 0.78pf2 = 0.92VL = 480 Vf = 50 Hz
Cph = µF
11.RC·RL 과도 현상보통
t = 0에서 스위치가 닫히기 전에는 인덕터에 전류가 흐르지 않는다. t = 5 ms에서 인덕터 전압 vL을(를) 구하시오.
Vs = 12 VR = 33 ΩL = 68 mHt = 5 ms
vL = V
12.RC·RL 과도 현상어려움
타이머가 t = 0에 12 V 전원에서 저항을 통해 충전되지 않은 커패시터를 충전하기 시작한다. 타이머는 시작 후 정확히 500 ms에 커패시터 전압이 6 V에 도달할 때 작동해야 한다. C = 100 µF일 때 필요한 저항 R을(를) 구하시오.
Vs = 12 VVth = 6 VT = 500 msC = 100 µF
R = kΩ
13.테브난·노턴보통
a–b 사이에 부하 RL = 5 Ω을 연결한다. 나머지 회로를 테브난 등가 회로로 바꾸고 부하 전류 IL을(를) 구하시오.
V1 = 6 VR1 = 12 ΩR2 = 10 ΩR3 = 20 ΩRL = 5 Ω
IL = A
14.테브난·노턴어려움
a–b 사이에 부하 RL = 5 Ω을 연결한다. 나머지 회로를 테브난 등가 회로로 바꾸고 부하 전류 IL을(를) 구하시오.
ω = 15 rad/s에서 G(s) = 5(s + 18)/(s(s + 16))의 위상 ∠G(jω)을(를) 도 단위로 구하시오.
G(s) = 5(s + 18)/(s(s + 16))ω = 15 rad/s
∠G(jω) = °
16.보드 선도와 여유어려움
단위 되먹임 루프의 개루프 전달함수는 L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))이다. 이득 여유 4 dB를 주는 이득 K을(를) 구하시오.
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))GM = 4 dB
K =
3용액
1.복소수
답: θ = −0.2187 rad
극형식: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ이며 r = |z|, θ = arg z입니다. 직각 형식으로 되돌리면 a = r cos θ, b = r sin θ입니다. 편각은 사분면을 따져야 합니다. θ = atan(b/a)는 a > 0일 때만 맞고, a < 0이면 180°를 더하거나 뺍니다. 극형식에서는 곱셈이 쉽습니다. 절댓값을 곱하고 편각을 더하며, 나눗셈은 절댓값을 나누고 편각을 뺍니다.
절댓값
r = √(81 + 4) = 9.22
라디안 단위의 편각
θ = −12.53° = −12.53·π/180 = −0.2187 rad
지수 형식
z = 9.22·e−j0.2187
답
θ = −0.2187 rad
2.복소수
답: r = 3
드무아브르와 거듭제곱근: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. 방정식 zⁿ = R∠φ는 정확히 n개의 근을 가지며, 모두 절댓값이 R1/n이고 편각은 k = 0, 1, …, n − 1에 대해 (φ + 360°·k)/n입니다. 근들은 원 위에 360°/n 간격으로 고르게 놓입니다. p² < 4q인 이차방정식 z² + pz + q = 0은 복소수 근 z = −p/2 ± j√(q − p²/4)를 가지며, 실수 계수 다항식의 복소수 근은 항상 켤레 쌍 a ± jb로 나타납니다.
교류 전력: 피상 전력 S = V·I (VA)는 유용한 일을 하는 유효 전력 P = S·cos φ (W)와, 전원과 부하 사이를 오가는 무효 전력 Q = S·sin φ (var)로 나뉩니다. 역률은 cos φ입니다. 병렬 커패시터가 무효 전력을 현장에서 공급하므로 같은 유효 전력에서 선전류가 줄어듭니다.
전류
|Z| = √(16² + 12²) = 20 Ω
I = V/|Z| = 120/20 = 6 A
피상 전력
S = V·I = 120·6 = 720 VA
답
S = 720 VA
6.교류 전력과 역률
답: C = 3.979 µF
교류 전력: 피상 전력 S = V·I (VA)는 유용한 일을 하는 유효 전력 P = S·cos φ (W)와, 전원과 부하 사이를 오가는 무효 전력 Q = S·sin φ (var)로 나뉩니다. 역률은 cos φ입니다. 병렬 커패시터가 무효 전력을 현장에서 공급하므로 같은 유효 전력에서 선전류가 줄어듭니다.
평형 3상 계통: Y(성형) 결선에서는 선간 전압이 상전압의 √3배, VL = √3·Vph이고, 선전류는 상전류와 같습니다. Δ(삼각) 결선에서는 선간 전압이 상전압과 같고 선전류는 상전류의 √3배, IL = √3·Iph입니다. 전체 전력은 한 상 전력의 세 배입니다: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.
피상 전력
S = √3·VL·IL = √3·400·80 = 55.43 kVA
유효 전력
P = S·cos φ = 55.43·0.75 = 41.57 kW
답
P = 41.57 kW
10.3상 전력
답: Cph = 415.9 µF
평형 3상 계통: Y(성형) 결선에서는 선간 전압이 상전압의 √3배, VL = √3·Vph이고, 선전류는 상전류와 같습니다. Δ(삼각) 결선에서는 선간 전압이 상전압과 같고 선전류는 상전류의 √3배, IL = √3·Iph입니다. 전체 전력은 한 상 전력의 세 배입니다: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. 역률 개선: 커패시터는 무효 전력을 부하 가까이에서 공급합니다, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). 세 커패시터는 각각 QC/3 = V²·ω·C를 공급하며, 여기서 V는 그 커패시터에 걸리는 전압으로 Δ 뱅크에서는 VL, Y 뱅크에서는 VL/√3입니다.