1. 전기 기기 > 6. 정류기 및 특수 회전기 > 1. 전력 변환 기기

1. 전기 기기 > 6. 정류기 및 특수 회전기 > 1. 전력 변환 기기

 

1. 전력 변환 기기의 종류

 

1) 컨버터: 교류를 직류로 변환하는 장치이다.

 

2) 인버터: 직류를 교류로 변환하는 장치이다.

 

3) 초퍼: 직류를 직류로 직접 제어하는 장치이다.

 

4) 사이클로 컨버터: 교류를 교류로 주파수 변환하는 장치이다.

 

 

2. 회전 변류기

 

1) 회전 변류기의 구조 및 원리 : 입력측 3상 교류를 이용하여 동기 전동기를 회전시킨 후 동기 전동기 축과 직결 연결된 직류 발전기를 회전시켜 직류 축력을 얻는 컨버터

 

2) 교류 전압 Eac와 직류 전압 Edc의 관계

 

a. 전압비 Ea / Ed = ( 1/ √ 2 ) * sin ( π / m)   , m은 상수

b.전류비 Ia / Id =  ( 2/ √ 2 ) / (m * cos ( θ ) ) , m은 상수

 

3) 직류측 전압 조정법

 

a. 직렬 리액턴스에 의한 방법b. 유도 전압 조정기에 의한 방법c. 부하 시 전압 조정 변압기에 의한 방법d. 동기 승압기에 의한 방법

 

4) 회전 변류기의 난조 원인

 

a. 브러시의 위치가 중성점보다 늦은 위치에 있을 경우b. 직류측 부하가 급변하는 경우c. 교류측 주파수가 주기적으로 변동하는 경우d. 역률이 매우 나쁜 경우e. 전기자 회로의 저항이 리액터스보다 큰 경우

 

5) 난조 방지 대책

 

a. 제동 권선을 설치한다.b. 전기자 저항보다 리액턴스를 크게 해야 한다.c. 자극수를 적게하고 기하각과 전기각 차이를 작게 한다.d. 역률을 개선한다.

 

3. 수은 정류기

 

1) 수은 정류기의 구조 및 원리: 진공관 안에 수은 기체를 넣고 순방향에서는 수은 기체가 방전하고 역방향에서는 방전하지 않는 특성을 이용한다. 

 

2) 교류 전압 Eac와 직류 전압 Edc의 관계

 

a. 전압비 

 

3상 Ed = 1.17 Ea

 

6상 Ed = 1.35 Ea

 

전류비 Ia / id = 1 /  √ m   , m은 상수

 

3) 수은 정류기의 이상 현상 (역호, 통호, 실호, 이상 전압)

 

정상적인 정류 작용이 점호인데 비해 정류가 잘 안되는 현상을 말한다. 

 

4) 역호

 

a. 정의: 수은 정류기가 역방향으로 방전되어 밸드 작용이 상실되는 현상이다.

 

b. 원인-과전압, 과전류-증기 밀도 과대-내부 잔존 가스 압력 상승-양극 재료 불량 및 불순물 부착

 

c. 방지 대책-냉각 장치에 주의해 과열 및 과냉을 피할 것-과부하 운전을 피할 것-진공도를 적다히 높일 것-수은 증기가 양극에 부착되지 않도록 할 것

 

5) 통호: 필요 이상으로 수은 정류기가 지나치게 방전되는 현상

 

6) 실호: 수은 정류기 양극의 점호가 실패하는 현상이다.

 

7) 이상 전압: 수은 정류기가 정류되지만 직류측 전압이 너무 높아 과열되는 현상

 

 

4. 다이오드 (반도체 정류기)

 

1) 다이오드의 구조 및 원리: 양극 에노드에서 음극 캐소드 측으로는 전류가 흐르고 역방향으로 전류가 차단되는 PN 접합 반도체의 특성을 이용한다.

 

2) 단상 반파 정류 회로

 

a. 직류 평균 전압 Ed = (  √2 / π ) Ea = 0.45 Ea [V]

b. 최대 역전압 (PIV: Peak Inverse Voltage): PIV = √2 Ea

 

3) 단상 전파 정류 회로

 

a. 직류 평균 전압 Ed = ( 2 √2 / π ) Ea = 0.9 Ea [V]

b. 최대 역전압.: PIV = 2 √2 Ea

 

4) 단상 브리지 정류 회로

 

a. 직류 평균 전압 Ed = ( 2 √2 / π ) Ea = 0.9 Ea [V]

b. 최대 역전압.: PIV = 2 √2 Ea

 

5) 각 정류 회로의 특성 비교

 

종류	직류 전류	PIV	맥동주파수	정류효율	맥동률
단상 반파	0.45 Ea	√2 Ea	60 Hz	40.5 %	121 %
단상 전파	0.9 Ea	2 √2 Ea	120 Hz	81.1 %	48 %
3상 반파	1.17 Ea	√2 Ea	180 Hz	96.7 %	17 %
3상 전파 6상 반파	1.35 Ea	√2 Ea	360 Hz	99.8 %	4 %

 

 

5. 사이리스터 정류기 (SCR: Silicon Controlled Rectifier)

 

1) SCR의 구조 및 원리: 일반적인 다이오드 정류기에 제어 단자인 게이트 Gate 단자를 부착한 3단자 실리콘 반도체 정류기로 가장 널리 사용된다.

 

2) SCR의 기능

 

a. 스위칭 On, Off 기능

 

b. 위상각 제어 기능

 

3) SCR의 직류 출력 및 특징

 

종류	직류 출력	특징
단상 반파	0.45 Ea * ( 1 + cos  α ) / 2	-아크가 생기지 않으므로 열 발생이 적다 -대전류용이고 동작 시간이 짧다 -작은 게이트 신호로 대전력을 제어한다 -교류 직류 모두 제어할 수 있다 역방향 내전압이 가장 크다 과전압에 약하다
단상 전파	0.9 Ea * ( 1 + cos  α ) / 2
3상 반파	1.17 Ea cos  α
3상 전파 6상 반파	1.35 Ea cos  α

 

4) SCR 동작 상태 관련 용어

 

a. 턴 온 turn on: SCR이 off 상태에서 on 상태의 도통 상태가 되는 것

b. 래칭 전류: SCR이 턴온되기 위한 최소 전류

c. 유지 전류: SCR이 턴 온된후 게이트 전류가 흐르지 않더라도 On 상태를 유지하는 최소 전류

d. SCR 터 오프 조건: SCR에 역전압을 인가하거나 유지 전류 이하가 되도록 한다. 에노드 전압을 0 또는 마이너스가 되게 한다.

 

6. 사이리스터의 종류

 

1) 단방향 사이리스터

-SCR 3단자

-LASCR 3단자

-GTO 3단자

-SCS 4단자

 

2)쌍방향 사이리스터

 

-SSS 2단자

-TRIA 3단자