직렬 RLC 회로의 R = 220 Ω, L = 1 mH, C = 470 pF입니다. 대역폭 BW을(를) kHz 단위로 구하시오.
R = 220 ΩL = 1 mHC = 470 pF
BW = kHz
8.LC 공진, Q 인자, 대역폭어려움
병렬 탱크 회로가 1 nF 커패시터와 권선 저항 1 Ω의 22 µH 코일로 이루어져 있습니다. 공진에서 이 회로는 저항처럼 동작하며 동적 저항은 RD = L/(C·r)입니다. RD을(를) kΩ 단위로 구하시오.
L = 22 µHC = 1 nFr = 1 Ω
RD = kΩ
9.3상 전력보통
평형 3상 부하가 선간 전압 690 V의 전원에서 선전류 60 A를 끌어 쓴다. 역률은 0.95(지상)이다. 부하가 소비하는 전체 유효 전력 P을(를) kW 단위로 구하시오.
VL = 690 VIL = 60 Acos φ = 0.95
P = kW
10.3상 전력어려움
평형 3상 부하가 690 V(선간), 50 Hz 전원에서 역률 0.78(지상)로 80 kW를 소비한다. 부하에 병렬로 연결한 3상 커패시터 뱅크로 전체 역률을 0.9(지상)까지 높여야 한다. 유효 전력은 변하지 않는다. 커패시터는 Δ 결선이다. 각 커패시터의 정전 용량 Cph을(를) µF 단위로 구하시오.
P = 80 kWpf1 = 0.78pf2 = 0.9VL = 690 Vf = 50 Hz
Cph = µF
11.RC·RL 과도 현상보통
인덕터에 2.5 A의 정상 전류가 흐른다. t = 0에 스위치가 R을 통한 루프를 닫고 전원이 제거되어, 인덕터 전류는 R을 통해 감쇠한다. t = 5 ms에서 전류 i을(를) 구하시오.
i(0) = 2.5 AR = 50 ΩL = 150 mHt = 5 ms
i = A
12.RC·RL 과도 현상어려움
스위치가 오랫동안 닫혀 있었으므로 회로는 정상 상태이다. t = 0에 스위치가 열린다. t = 300 ms에서 R2을(를) 흐르는 전류 i2을(를) 구하시오.
Vs = 30 VR1 = 2.2 kΩR2 = 4.7 kΩC = 33 µFt = 300 ms
i2 = mA
13.테브난·노턴보통
단자 a–b에서 본 테브난 저항 Rth을(를) 구하시오.
V1 = 10 VR1 = 20 ΩR2 = 12 ΩR3 = 4 Ω
Rth = Ω
14.테브난·노턴어려움
노턴 전류 IN을(를) 구하시오: 단자를 단락했을 때 a에서 b로 흐르는 전류.
V1 = 18 VIs = 0.5 AR1 = 5 ΩR2 = 2 ΩR3 = 30 Ω
IN = A
15.보드 선도와 여유보통
ω = 4 rad/s에서 G(s) = 2560/((s + 10)(s + 16))의 정확한 크기 |G(jω)|을(를) dB 단위로 구하시오.
G(s) = 2560/((s + 10)(s + 16))ω = 4 rad/s
|G(jω)| = dB
16.보드 선도와 여유어려움
단위 되먹임 루프의 개루프 전달함수는 L(s) = K/(s(s + 4)(s + 9))이다. 이득 여유 15 dB를 주는 이득 K을(를) 구하시오.
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 9))GM = 15 dB
K =
3용액
1.복소수
답: D (6 + j4)
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.
w의 효과
|z/w| = |z|/0.5, arg(z/w) = arg z − 90°
그 점
z/w = 6 + j4 → D
답
D (6 + j4)
2.복소수
답: |z| = 3.606
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.
판별식
p² − 4q = 36 − 52 = −16 < 0
근의 공식
z = (−6 ± j√16)/2 = −3 + j2, −3 − j2
답
|z| = √((−3)² + 2²) = √13 = 3.606
답
|z| = 3.606
3.교류 임피던스와 페이저
답: cos φ = 0.3013
페이저를 이용한 교류 회로: 저항, 인덕터, 커패시터의 임피던스는 R, jωL, 1/(jωC)이며 ω = 2πf입니다. 직렬에서는 임피던스를 저항처럼 더하되 복소수로 계산합니다. 실효 전류와 전압은 |Z|를 쓴 옴의 법칙을 따릅니다.
리액턴스
XL = 75.4 Ω, XC = 265.3 Ω
임피던스
|Z| = √(60² + (−189.9)²) = 199.1 Ω
역률
cos φ = R/|Z| = 60/199.1 = 0.3013
회로가 용량성이므로 역률은 진상입니다.
답
cos φ = 0.3013
4.교류 임피던스와 페이저
답: I = 0.1951 A
페이저를 이용한 교류 회로: 저항, 인덕터, 커패시터의 임피던스는 R, jωL, 1/(jωC)이며 ω = 2πf입니다. 직렬에서는 임피던스를 저항처럼 더하되 복소수로 계산합니다. 실효 전류와 전압은 |Z|를 쓴 옴의 법칙을 따릅니다.
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.
각 부하의 무효 전력
지상 부하는 무효 전력을 소비하고(Q > 0), 진상 부하는 무효 전력을 공급합니다(Q < 0).
Q1 = 12·tan(arccos 0.75) = 10.58 kvar
Q2 = −11·tan(arccos 0.9) = −5.328 kvar
합계
P = 12 + 11 = 23 kW
Q = 10.58 + (−5.328) = 5.255 kvar
S = √(23² + 5.255²) = 23.59 kVA
전체 역률
cos φ = P/S = 23/23.59 = 0.9749 지상
답
cos φ = 0.9749
6.교류 전력과 역률
답: Inew = 199.6 A
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 = √3·690·60 = 71.71 kVA
유효 전력
P = S·cos φ = 71.71·0.95 = 68.12 kW
답
P = 68.12 kW
10.3상 전력
답: Cph = 56.69 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.