직류와 교류의 특성을 알아본다.

전류에 의한 자기현상을 알아본다.

각종 전기기기의 원리를 알아본다.

저항값, 전류, 전압의 측정 및 전자부품의 양부판정을 하여본다.

오실로스코프를 사용하여 직류와 교류의 파형을 관찰하여본다.

가변 저항, 반 고정 저항, 고정 저항, 마일러 콘덴서, 세라믹 콘덴서, 전해 콘덴서, 가변 콘덴서, 다이오드, CdS, 트랜지스터, 전구 3개, 배선용 차단기(MCCB), 연결용 잭 60개

저항기, 직류전원 공급장치, 회로 시험기, 전구 실험장치, 오실로스코프, 함수 발생기, 멀티미터, 훅 미터

OHP TP자료, VTR, 화면영사기, 관련 화보, 플로터, 데이터 분석장치

전기 기초 이론

자유전자

모든 물질은 매우 작은 분자 또는 원자(atom)의 집합으로 되어 있다. 이들 원자는 양전기를 가진 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 음전기를 띤 몇 개의 전자(electron)로 구성되고 원자핵은 몇 개의 양자(proton)와 중성자(neutron)로 구성된다.

1개의 전자와 양자가 가지는 음전기와 양전기의 전기량의 크기는 1.60219□10-19[C]으로 같고 방향은 서로 반대이다. 정상상태에서는 원자내의 양자수와 전자수가 같으므로 중성이 된다. 원소의 원자번호는 핵 속에 있는 양자수를 표시하는 것으로 이것은 곧 정상상태의 전자수와 같다.

그림 Ⅴ- 자유전자와 전류의 흐름

물질의 기본 구성단위인 원자는 중심에 □전하를 가진 원자핵과 그 주위에 □전하를 가진 전자가 각각의 궤도에서 회전하고 있다. 그 중에서 가장 바깥궤도에 있는 전자를 최외각 전자라고 하는 데 이 최외곽 전자는 원자핵에 끌리는 힘이 가장 약하게 작용하기 때문에 외부에너지의 영향에 의해 쉽게 자기 궤도를 이탈하여 원자와 원자사이를 자유롭게 움직인다.

전원을 연결하면 전자는 양극으로 흘러가게 된다. 이 자유전자의 흐름이 바로 전류의 주체가 된다. 그런데 전류의 방향은 □전하가 이동하는 방향으로 하고 있으므로 전류의 흐름의 방향은 이 자유전자가 흘러가는 방향과 반대가 된다.

전기회로

그림에서 스위치를 닫으면 건전지에서 전구로 전기가 흘러 전구에 불이 들어온다. 이는 하나의 전기회로가 구성된 것으로 볼 수 있다. 전기회로가 구성되기 위한 필수 조건이 폐회로가 구성되어야 하며, 폐회로 내에 하나 이상의 전원이 존재해야 한다. 폐회로가 이루어지지 않은 상태에서는 전류가 흐르지 않는다.

그림의 회로에서는 전기에너지를 빛에너지로 바꾸기 위한 전기회로로, 이 회로에서 건전지가 전원이 되며, 꼬마전구는 부하(load)가 된다. 전원은 전기에너지를 지속적으로 공급할 수 있는 에너지원으로 건전지나 발전기, 축전지 등을 들 수 있다. 전기회로의 부하는 전기에너지를 다른 에너지로 변환하는 등의 일을 할 수 있는 기구를 말하며, 그림에서는 전구가 이에 해당한다. 동력에너지로 변환하는 전동기나, 열에너지로 변환하는 히터 등을 부하로 볼 수 있다.

그림 Ⅴ- 전기회로

물의 흐름과 전기의 흐름

물과 전기는 우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 것으로 물과 전기의 성질이 반드시 모두 일치하지는 않지만 전기의 성질을 눈으로 볼 수 있는 물의 흐름과 비교하여 보면 전기의 특성을 쉽게 이해할 수 있다는 장점이 있어 비교하여 보기로 한다.

수압이 높을수록 물이 잘 흐르는 것처럼 전기도 전압이 높을수록 잘 흐른다.

수압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯 전기도 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다.

수압이 같으면 물이 흐르지 않듯이 전압이 같으면 전기도 흐르지 않는다.

그림 Ⅴ- 물의 흐름과 전기의 흐름 비교

직렬 연결과 병렬 연결

저항의 직렬 연결과 병렬의 연결의 특성을 물과 비교하여보면 전기의 여러 가지 특성을 쉽게 이해할 수 있다. 전류계를 연결할 때는 직렬연결하고, 전압계를 연결할 때는 병렬로 연결한다든지, 하나의 콘센트에 여러 가지의 전열기구를 연결하면 안돼는 이유, 전기 제품을 병렬 연결하여 사용하는 이유 등을 설명할 수 있게 된다.

다시 한번 주시하여야 할 것은 전기의 특성상 눈에 보이지 않는다는 단점이 있기 때문에 눈에 보이는 물의 특성을 이용하여 비교 설명하는 것이지 물과 전기의 흐름이 같은 것이라는 개념을 가져서는 안된다. 또 여기서 물의 흐르는 속도는 변화될 수 있지만 전기 흐름의 속도는 일정하다는 전제하에 설명에 들어가야 한다.

그림 Ⅴ- 물과 전기의 성질 비교(직·병렬 연결)

위 그림을 고찰해보면 전류계를 직렬로 연결하여 측정하면 회로에 흐르는 전류를 정확하게 측정할 수 있다. 그런데 관의 지름이 너무 작으면(저항이 아주 크면) 물이 거의 흐르지 않는 것처럼 전류도 거의 흐르지 않게 된다. 따라서 전류계의 내부 저항은 가급적 작게 설계해야 된다. 그리고 전류계의 내부 저항이 매우 적게 설계되어 있으므로 만약 병렬로 연결하면 저항이 작은 쪽(관의 지름이 큰 쪽)으로 과다한 전류가 흘러 전류계가 소손되는 일이 많이 발생하고 있다.

이와 마찬가지로 전압계는 병렬로 접속하여 측정하고 내부저항을 크게 하여야 전압계의 소손을 줄일 수 있다. 기본적으로 전류계와 전압계는 전원이 투입되어 있는 상태에서 측정하므로 특별히 주의하여 사용하여야 한다.

가전 제품을 직렬로 연결하면 전압을 나누어 갖기 때문에 정격 전압이 제품에 공급되지 않아 정상 동작을 할 수 없다. 또 너무 많은 가전 제품을 특히 전열기구를 한 콘센트에 많이 연결하게되면 모선에는 많은 전류가 흐르게 되어 과열로 인한 화재를 유발할 수가 있으므로 주의한다.

직류와 교류

그림 Ⅴ- 직류와 교류의 파형

전원을 분류하면 직류(DC)와 교류(AC)로 구분이 된다. 직류는 시간에 관계없이 방향과 크기가 일정한 전기에너지를 공급하는 것이다. 교류는 규칙적으로 일정한 주기를 갖고 크기와 방향을 바꾸는 전원으로 보통 정현파(사인파)의 성격을 갖는다.

직류전원은 시간에 관계없이 일정하게 전압이 공급되므로 극성이 일정하고 위상이란 것이 존재하지 않는다. 그러나 교류전원은 일정한 주기로 전압의 값이 바뀌게 되므로 (+)와 (-)의 개념이 없다. 대신에 주파수라는 것을 가지게 되며, 위상이라는 것이 존재한다.

위상은 임의의 기준점에 대한 상대적인 차이를 말하며, 보통은 1사이클을 360o나 2□라디안으로 해서 각으로 나타낸다. Emsin(□t+□)는 Emsin(□t)보다 □만큼의 위상차가 있다고 할 수 있다.

우리 나라의 경우는 60[Hz]의 주파수를 갖으며, 단상의 경우는 180o, 3상의 경우는 120o의 위상차를 갖는다. 3상 교류의 경우에는 전기를 발생하는 코일의 위치를 120o(2□/3라디안)의 간격을 두어 발전하기 때문에 3개의 사인파 전압이 발생하고 각 상의 위상차가 120o가 되는 것이다.

전류에 의한 자기현상

오른 나사의 법칙

그림과 같이 전선에 전류를 흘리면 전선을 중심으로 하는 동심원으로 하여 자력선이 형성되며 전선에서 멀어질수록 그 힘이 약해진다. 또한 그 방향은 오른 나사가 진행할 때의 회전방향과 같게 나타난다.

그림 Ⅴ- 직선 전류에 의한 자기장

전자력과 전자유도

전자력

그림 Ⅴ- 플레밍의 왼손법칙

자장 속의 도체에 전류를 흘리면 힘 F가 도체에 작용하게 되는 데, 이와 같이 자장과 전류 사이에 작용하는 힘을 전자력이라고 한다. 이 힘의 방향은 플레밍의 왼손 법칙을 적용하여 알 수 있다.

전자유도

전류는 자장을 만들지만 반대로 자장을 이용하여 전류를 만들어 낼 수도 있다. 그림과 같이 코일 속에 자석을 넣었다 빼었다 하면 코일에 기전력이 발생하여 전류가 흐르는 데, 이 현상을 전자유도라 하고 □전자유도에 의하여 회로에 유도되는 기전력은 이 회로와 쇄교하는 자속이 증가 또는 감소하는 정도에 비례한다.□(패러데이의 법칙) 또한 □전자 유도작용에 의하여 회로에 생기는 유도전류는 언제나 유도작용을 일으키려는 원인을 막으려는 방향으로 흐른다.□(렌쯔의 법칙)에 의해 다음 식과 같이 나타난다.

그림 Ⅴ- 전자유도 작용

[eqn: v ' = - N CDOT {DELTA PHI} over {DELTA t} " "[V]," "v'= B" "l" "v " "[V]]

변압기의 원리

그림과 같이 철심에 횟수 N1, N2의 두 코일 P, S를 감고 P코일에 교류를 흘려주면 이 값은 주기적으로 변화한다. 따라서 철심 안의 자속 □m은 주기적으로 변화하게 되므로, 전자유도작용에 의해 P, S의 코일에 유도 기전력이 발생한다. 이때 P, S코일의 유도 기전력을 E1, E2라고 하고, 누설자속이 없는 이상적인 변압기라고 가정하면 다음 식과 같이 나타난다.

그림 Ⅴ- 변압기의 원리

[eqn: E sub 1 = - N sub 1 {DELTA PHI sub m} over DELTA sub t, " " E sub 2 = - N sub 2 {DELTA PHI sub m} over DELTA sub t " " THEREFORE E sub 1 over E sub 2 = N sub 1 over N sub 2 = I sub 2 over I sub 1]

교류 회로 이론

정현파 기전력의 발생

자장 중에 도체를 회전시키면 기전력이 발생하는데, 가장 간단한 장치는 N, S극을 갖는 2극 발전기이다. 그림(a)과 같이 코일을 N회 감은 도체를 N, S평등 자장 내에 놓고 자계와 직각의 위치에 있을 때 도체내의 자속을 □m이라 한다. 이 도체가 □만큼 회전하여 그림(b)의 위치에 왔을 때 도체 내를 통과하는 자속 □는 다음과 같다.

[eqn: PHI = PHI sub m cos omega t " "[Wb]]

이 도체가 일정한 각속도 □[rad/sec]로 회전할 때 도체 내에 유기되는 기전력은 전자유도법칙에 의해 다음과 같다.

[eqn: e = - N {d PHI} over dt = -N {d PHI sub m cos omega t} over dt = N PHI sub m omega sin omega t=E sub m sin omega t]

여기서 Em은 정현파 전압의 최대값 또는 진폭이라 하고, e는 각  순간에서의 전압값이므로 전압의  순시값이라 하며, 교류 순시값이 0으로 되는 순간부터 다음 0으로 되는 순간까지의 순시값의 평균을 평균값이라 한다. 실효값은 교류 전압과 전류를 표시할 때 가장 많이 쓰이는 것이다. 교류전압을 가해 발생한 열량과 같은 크기의 발열량을 내는 직류전압값으로 표시하는 것으로 실효값과 최대값 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

그림 Ⅴ- 정현파 기전력의 발생

[eqn: I = I sub m over root 2, " " V= V sub m over root2," " I sub m = root2 I, " "V sub m = root2 V " "]

정현파 기전력의 표시법

그림 Ⅴ- 복소평면과 벡터복소수

직각좌표 형식  : [eqn: A=a+ jb " "]

삼각함수 형

[eqn: A= LEFT | A RIGHT | (cos theta +jsin theta )]

지수함수 형식  : [eqn: A= LEFT | A RIGHT | epsilon sup j□]

극좌표 형식    : [eqn: A= LEFT | A RIGHT | ANGLE theta]

교류전력

평균전력

직류회로에서는 전압과 전류가 일정하므로 직류전력은 V와 I의 곱으로 구하지만 교류전력은 전압과 전류의 값이 시간에 따라 변하기 때문에, 각 순간에 대한 전력(순시전력)도 변화하므로 교류전력을 표시할 때는 한 주기의 평균치인 평균값을 사용한다.

[eqn: P=VIcos theta , " " 여기서 " "cos theta 는 " "역률]

피상전력과 무효전력

피상전력은 전압의 실효값 V와 전류의 실효값 I의 곱인 VI로 정의하며, 그 기호는 Pa를 사용하고 단위는 [VA], 또는 [kVA]를 사용한다.

[eqn: P sub a =VI=I sup 2 Z [VA], " " THEREFORE 평균전력 " " P=VIcos theta =P sub a cos theta]

무효전력은  전압의 실효값 V와 전류의 실효값 I, V와 I의 무효율 sin□의 곱인 VIsin□로 정의하며 기호는 Pr을 단위는 [Var], [kVar]를 사용한다.

[eqn: P sub r = VIsin theta =I sup 2 X[Var]]

평형 3상 교류 회로의 전압과 전류

성형 결선(star connection, Y결선)

그림과 같이 3상 기전력 Ea, Eb, Ec의 각상에 Z□0의 임피던스 부하를 접속하고 O-O'의 선(중성선)을 한 선으로 모아 결선하는 방법을 3상 4선식이라 한다. 또 이 중성선에는 Ia, Ib, Ic의 전류가 흐르게 되는데 방향이 모두 같고 각각 120□의 위상차가 있으므로 Ia+Ib+Ic=0이 되어 중성선에는 전류가 흐르지 않게 된다. 즉 중성선을 생략해도 된다. 이와 같이 중성선을 생략한 연결법을 3상 3선식 성형결선이라 한다. 우리 나라의 교류전원은 120°의 위상차를 가지는 평형 3상으로 발전하고 있으며 일반적인 송전선로는 3상 3선식을 채택하고 있다.

여기서[eqn: 선간전압=root 3 상전압," "선전류 = 상전류]

그림 Ⅴ- 3상 교류의 Y결선

3각 결선

그림과 같이 전원과 부하를 연결하는 방법을 3각 결선(□결선)이라 한다.

여기서[eqn: 선간전압=상전압," "선전류 = root 3 상전류]

그림 Ⅴ- 3상 교류의 △결선

전기기기

직류발전기의 원리

도체가 자속을 끊으면 도체에는 플레밍의 오른손 법칙에 따라 기전력을 유도한다. 전자석을 만들기 위해 전류를 흘려주는 것을 여자(exciting)한다고 하는데 이 여자 방식에 따라 타여자발전기, 자여자발전기로 분류한다. 또 자여자에서 계자권선과 전기자권선의 연결상태에 따라 직권, 분권, 복권으로 분류된다.

[eqn: E=K PHI N, " " K = P over a Z 1 over 60 (설계에 따라 정해짐)]

그림 Ⅴ- 직류 발전기의 원리와 전압 파형

직류전동기의 원리

직류전동기는 직류발전기와 구조가 같고 한 대의 직류기를 발전기, 또는 전동기로 사용할 수 있다. 도체에 전류을 흘리면 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 전자력이 발생하여 전기자가 회전하게 되는데 전기자가 회전하게 되면 도체는 자속을 끊으므로 플레밍의 오른손 법칙에 의해 유기기전력이 발생되고 그 방향은 반대가 된다. 이 기전력을 역기전력이라고 한다.

유도 전동기의 원리

다상 유도 전동기의 기본 원리는 아라고의 원판실험에 의하여 실현되었다. 구리 또는 알루미늄으로 만든 원판을  축으로 회전할 수 있게 하고, 이 원판 주변을 자석이 움직이면 원판은 자석보다 늦은 속도로 같은 방향으로 움직인다.

그 이유는 먼저 자기에너지가 있고 힘(자석의 운동)이 있으므로 플레밍의 오른손법칙을 적용하여 원판에 전류가 발생하고 그 방향은 원판의 중심으로 들어가는 방향이 되는데, 전류는 도체의 표면으로 흐르려는 성질이 있으므로 다시 원판의 원주 쪽으로 흘러서 그림과 같이 맴돌이전류(와전류)를 형성한다. 또 이 맴돌이전류와 자석에 의하여 원판에 힘이 작용하게 되는데 그 방향을 플레밍의 왼손법칙을 적용하여 알아보면 자석이 움직이는 방향과 같음을 알 수 있다.

유도전동기는 자석을 움직이는 대신에 고정자권선을 하고 3상 교류를 주어 회전하는 자장을 만들어서 자석을 움직인 것과 같은 효과를 이용하여 회전력을 얻어내는 구조로 되어 있다.

그림 Ⅴ- 유도 전동기의 원리

유도전동기의 회전속도는 다음과 같다.

[eqn: N=N sub s (1-s)={120f} over p (1-s)]

단상유도전동기는 기동토크가 없어 기동이 되지 않으므로 분상기동형, 콘덴서 기동형, 셰이딩코일형, 반발기동형 등의 기동방법을 사용하고 있다.

정지하고 있는 대형 3상 유도전동기에 전 전압을 가하면 매우 큰 기동전류가 흘러 전동기의 권선을 파열시키거나 회로보호용 차단기가 트립되는 경우가 있으므로 기동보상기를 사용하거나 Y-□기동법 등을 사용하여 기동하여야 하며, 회전속도는 주파수(f), 극수(P), 슬립(s)중 어느 하나를 변화시켜서 제어할 수 있다. 슬립을 조정하는 경우는 권선형 유도전동기의 회전자권선에 직렬저항을 접속하여 속도제어를 하는 것이며, 주파수를 조정하려면 별도의 가변주파수 전원이 있어야 한다. 극수를 변환시키는 방법은 독립된 2개의 고정자권선을 감아 극수를 변환시키는 방법을 쓰고 있다.

회로시험기

회로시험기의 구성

회로시험기는 한 대의 계기로 전압과 전류, 저항을 측정하는데 주로 사용하며, 단락 점검과, 다이오드, TR 및 기타 여러 가지 전자 부품의 양□부 판별도 할 수 있다. 그림은 아날로그 회로시험기의 그림으로 선택스위치를 조정해가면서 측정이 가능하다.

회로시험기의 각부 명칭은 다음과 같다.

①은 트랜지스터의 극성을 알아보기 위한 소켓으로 ④를 TR의 위치에 놓으면, ②가 교대로 점멸하는데 트랜지스터의 극성이 맞으면 한 쪽에만 점등된다.

그림 Ⅴ- 회로시험기의 각부명칭

③은 측정할 단자를 삽입하는 곳으로 적색이 (+)가 되게 극성에 주의하여 삽입한다.

④는 전환 스위치로 측정하고자 하는 곳을 선택하여 돌려놓는다. 측정 단자가 연결된 상태에서 돌리지 않도록 주의한다.

⑤는 저항을 측정하기 전에 측정 단자를 단락시켜 0[□]이 되게 조정하는데 사용한다.

⑥은 눈금이 0의 상태에 오도록 조정하는 부분으로 평상시에는 거의 사용치 않아도 되는 부분이나, 충격 등의 요인으로 발생된 오차를 보정할 수 있다.

⑦의 아래 부분에 회로시험기의 중심부인 가동부가 있다. 이 부분이 측정되는 값에 의해 바늘이 움직이게 하는 부분이다.

⑧은 눈금을 읽는 부분으로 반사거울의 바늘과 실제 바늘을 일치시켜 읽도록 한다.

저항값의 측정

그림 Ⅴ- 회로시험기를 이용한 저항의 측정

회로시험기의 적색 리드선을 V·□·A(□)에, 흑색을 COM(□)에 연결한다.

저항박스의 저항 수치를 임의로 맞춘다.

전환 스위치를 저항의 측정 위치에 놓는다. 이때 저항의 크기보다 큰 측정 배율이 되도록 배율을 조절한다.

0[□] 조정을 하고, 회로시험기의 리드선을 측정할 표준저항기의 측정용 단자에 연결한다.

회로시험기의 눈금을 읽고 저항박스의 저항값과 비교한다. 저항값은 각 단위별로 저항을 맞출 수 있게 되어 있으므로 바로 읽을 수 있다. 저항박스의 단위가 [k□]이고 저항수치가 123.456인 경우는 123.456[k□]이다.

저항 박스의 저항을 바꾸어 가면서 여러 번 측정하여 본다.

측정단자에서 회로시험기의 리드선을 제거하고, 전환 스위치를 OFF의 위치로 돌려놓는다.

저항회로에서의 옴의 법칙.

전압을 12[V]에 고정하고 저항값을 변화시켜 가면서 전류를 측정한다.

그래프 용지에 가로축을 저항, 세로축을 전류로 하여 그래프를 그려보자.

전류와 저항의 관계를 비교한다.

저항을 2000[□]에 고정하고 전압을 4∼24[V]까지 4[V]씩 변화시키면서 전류를 측정한다.

그래프 용지에 가로축을 전압, 세로축을 전류로 하여 그래프를 그려보자.

여기서 전압과 전류의 관계는 어떠한 관계를 갖는지 그래프를 보고 분석하여 보시오.

그림 Ⅴ- 디지털  멀티미터를 이용한 저항의 측정

전류값 저항값	전압 12[V]고정 전류측정값	전류값 전압값	저항 2000[□]고정 전류측정값
1000[□]	[mA]	4[V]	[mA]
2000[□]	[mA]	8[V]	[mA]
3000[□]	[mA]	12[V]	[mA]
4000[□]	[mA]	16[V]	[mA]
6000[□]	[mA]	20[V]	[mA]
12000[□]	[mA]	24[V]	[mA]

표<Ⅴ-1> 가변저항 및 가변전압에서의 전류측정

전
류
													저	항

전
류
													전	압

`

다이오드의 극성 찾기

회로시험기(테스터)와 다이오드를 준비한다.

회로시험기(테스터)의 레인지를 저항(R)에 놓는다.

회로시험기의 흑색리드선을 왼쪽에 적색리드선을 오른쪽에 연결한다.

흑색 리드선을 한 쪽 극에, 적색 리드선을 다른 쪽 극에 접속한다.

회로시험기의 지침이 Zero(0)쪽으로 이동하는지를 확인한다.

리드선을 반대로 연결하고 (5)항목을 확인한다.

두 번 모두 움직이던가 모두 움직이지 않는다면 이상이 있는 다이오드이다.

한 쪽만 동작하였을 때 흑색리드가 연결된 쪽이 다이오드의 P형이 된다.

그림 Ⅴ- 회로시험기를 사용한 다이오드의 극성 찾기

발광 다이오드와 CdS광전소자의 양부판정

다이오드의 극성 찾기와 같은 방법으로 양부를 판별한다.

발광 다이오드에서는 발광이 되므로 테스터의 지침을 보지 않아도 쉽게 판별할 수 있다.

광전소자의 경우 손으로 빛을 차단하면 저항값이 변화하는 것을 확인하면 된다.

그림 Ⅴ- 발광다이오드 및 CdS광전소자의 양부판정

PNP형 트랜지스터의 극성 찾기

테스터의 레인지를 ×1[R]에 놓고 적색리드를 한 극에 고정시키고 흑색리드를 다른 두 극에 각각 접속하여 테스터의 지침이 모두 움직인다면 그 극이 베이스가 된다. 여기서 한 쪽만 움직인다면 적색리드를 다른 극에 놓고 반복하여 실험한다. 또 모든 극에서 나타나지 않는다면 이 트랜지스터는 PNP형이 아니거나 불량이라고 볼 수 있다.

테스터의 전환스위치를 ×10[kR]에 놓고, 베이스를 제외한 두 극에 테스터의 두 리드선을 접속하고 지침을 확인한다.

테스터 리드선을 반대로 접속하여 보고 지침을 확인한다.

많이 움직였을 때의 적색 리드선에 접속된 극이 이미터가 되고 흑색 리드선이 컬렉터가 된다.

NPN형에서는 색깔이 반대로 된다.

그림 Ⅴ- NPN형 트랜지스터의 기호 및 극성 찾기

그림 Ⅴ- PNP형 트랜지스터의 기호 및 극성 찾기

직렬회로에서의 전압측정

전구 1개의 회로

측정 전압값		측정 전류값
전원	[V]
①	[V]	□	[A]
		□	[A]

그림 Ⅴ-24 전구 1개의 회로

전구 2개의 직렬 회로

측정 전압값		측정 전류값
전원	[V]
①	[V]	□	[A]
②	[V]	□	[A]
		□	[A]

그림 Ⅴ-25 전구 2개의 직렬 회로

전구 3개의 직렬 회로

측정 전압값		측정 전류값
전원	[V]
①	[V]	□	[A]
		□	[A]
②	[V]	□	[A]
		□	[A]
③	[V]

그림 Ⅴ-26 전구 3개의 직렬 회로

전구 2개의 병렬 회로

측정 전압값		측정 전류값
전원	[V]
①	[V]	□	[A]
		□	[A]
②	[V]	□	[A]
		□	[A]

그림 Ⅴ-27 전구 2개의 병렬 회로

전구 3개의 병렬 회로

측정 전압값		측정 전류값
전원	[V]
①	[V]	□	[A]
		□	[A]
②	[V]	□	[A]
		□	[A]
③	[V]	□	[A]
		□	[A]

그림 Ⅴ-28 전구 3개의 병렬 회로

직.병렬 회로에서의 전압 측정

전구 2개 병렬과 전구 1개 직렬 회로

측정 전압값		측정 전류값
전원	[V]
①	[V]	□	[A]
		□	[A]
②	[V]	□	[A]
		□	[A]
③	[V]	□	[A]

그림 Ⅴ-29 전구 2개 병렬과 전구 1개 직렬회로

오실로스코프를 사용한 파형 측정

오실로스코프의 사용

오실로스코프는 시간적으로 변하는 전기적인 신호를 음극선관의 스크린에 나타낼 수 있도록 만든 계측기이다. 이는 눈으로 볼 수 없는 전기적인 여러 현상을 전자빔을 이용하여 나타낸 것이다. 음극에서 방사되는 전자빔에 전기장을 가하여 편향을 일으키고 이를 음극선관(CRT)의 형광막에 투사하여 빛으로 나타내는 것으로 편향판의 전위에 따라 전자빔의 방향이 바뀜으로 가해준 전위를 볼 수 있는 것이다. 수평 편향은 일정한 시간을 주기로 편향을 하며, 수직편향은 전위에 따라 편향이 되므로 수평축에서는 시간의 함수인 주기를 알 수 있으며, 수직 축에서는 전위의 크기를 측정할 수 있다.

오실로스코프의 화면은 음극선관이므로 휘도와 초점을 조절한 후 사용하며, 우선 모든 기준값(division당의 시간과 전위의 크기)을 설정하여 맞추어 수평축의 기준과 수직축의 기준을 맞춘다.

그림 Ⅴ-30 오실로스코프의 구성

① POWER스위치: 누르면 전원이 공급되고 다시 누르면 전원이 차단된다.

② INTEN: 휘도조절

③ FOCUS: 전자빔의 초점 조절

④ CH1: 1채널의 입력신호 접속부로 X-Y동작 시는 X축의 신호입력.

⑤ CH2: 2채널의 입력신호 접속부로 X-Y동작 시는 Y축 신호입력.

⑥,⑦ AC, GND, DC: AC입력 시, GND기준점 필요시, DC입력 시 선택.

⑧,⑨ VOLTS/DIV: 수직편향 감도를 조절하는 것으로, 음극선관의 1칸 당 전압의 크기를 나타내는 값이며 PROBE(오실로스코프의 측정단자)의 값을 고려하여 조절한다. 여기서는 PROBE의 상태를 ×10의 모드에서 사용하므로 .5[V]에 있을 경우 1칸의 전압은 5[V]가 되므로 주의한다.

⑩,⑪ VARIABLE: 수직 편향감도를 연속적으로(미세) 조정하는 것으로 우측으로 돌려진 상태에서 사용한다. 최 좌측 시는 1/2.5이하로 감쇠하며, 잡아당기면 5배로 증폭 측정되므로 주의한다.

⑫,⑬,⑭ POSITION: CH1, CH2의 좌우 위치조절 및 상하 위치를 조절한다.

⑮ CH1, CH2, DUAL, ADD: CH1 신호만 입력, CH2신호만 입력, 두 신호 동시 입력, 두 신호의 대수합으로 신호 입력을 선택하는 스위치.

TIME/DIV: X축 1칸 당의 시간을 나타내기도 하며, 본 실습장에서는 0.2 [mSec]로 초기값을 놓고 실습을 하게 된다. 또 X-Y상태는 리사주 도형을 관찰할 수 있다.

직류전원의 파형 관찰

직류전원 공급기와 오실로스코프의 전원을 넣는다.

오실로스코프의 기준위치를 조정한다.(VOLT/DIV을 .5[V]에, TIME/DIV는 .2[mSec]에 맞춘다.)

⑥,⑦ 단자는 DC에 놓는다.

⑫,⑬,⑭ 단자를 조정하여 음극선관의 X축에 두 파형이 일치하도록 조정한다.

PROBE의 배율단자를 X10에 놓는다.

직류전원 공급기의 5[V]단자에 (+),(-) 구별하여 PROBE를 접속하여 파형을 관찰한다.

파형과 전압을 측정하고 비교해 본다.

VOLT/DIV	Y축 칸수	PROBE 배율	측정 전압값
[V]	[칸]	[배]	[V]

교류전원의 전압, 주파수, 파형 측정

오실로스코프의 전원을 넣고 TIME/DIV를 0.2[mSec]에, VOLT/DIV는 0.5[V]에 놓고, 함수발생기의 주파수를 1[□]에 놓는다.

신호출력부(⑦)에 오실로스코프 CH1에 연결된 PROBE를 접속하고 (⑪)의 둘레부분에 접지하여 오실로스코프의 파형을 읽는다.(⑥,⑦)단자는 AC에 위치하고, PROBE 단자는 ×10의 위치에 있는지 반드시 확인한다.

오실로스코프에서 관찰된 파형으로 전압의 최대값, 실효값을 찾아본다.

VOLT/DIV	Y축 칸수	PROBE 배율	전압의 최대값	실효전압값
[V]	[칸]	[배]	[V]	[V]

전압계로 전압을 측정하고 비교한다.

□의 전압의 최대값과 □의 측정값의 차이를 비교하고 이유를 알아보자.

오실로스코프에서 관찰된 파형으로 주기 및 주파수를 알아본다.

TIME/DIV	한 주기 칸수	주기(T)	주파수(f)	관계식
[mSec]	[칸]	[mSec]	[Hz]

위상이 다른 두 파형의 혼합

오실로스코프를 사용하여 두 파형을 동시에 관찰 및 X-Y합성을 할 수 있다. X-Y합성의 경우에는 입력신호의 하나를 X축, 다른 하나는 Y축으로 하여 두 신호의 교차점을 구한 파형으로 리사주도형이라 한다. 이 리사주도형으로 두 입력신호의 주파수 비율과 두 신호의 위상차를 알아볼 수 있다.

함수발생기의 전원을 켠다.

함수발생기 2대의 주파수를 각각 1[kHz]에 맞춘다.

오실로스코프의 (①)전원을 켜고, TIME/DIV()를 X-Y위치에, VOLTS/DIV(⑧,⑨)를 .5[V]에 맞춘다. 상하 및 좌우 Position은 3개 모두(⑫,⑬,⑭) 중앙에 놓도록 한다.

(⑥,⑦)레버는 AC위치에 오도록 한다.

오실로스코프의 채널콘넥터(④,⑤)에 동축케이블을 연결하고 이를 함수발생기의 우측단자(접지클립은 외부 링에, 뾰족한 팁은 중앙 홈에)에 각각 꼽는다. CH1의 동축케이블을 상단의 함수발생기에, CH2의 동축케이블은 하단의 함수발생기에 연결한다.

오실로스코프에 나타나는 파형을 관찰하자. 파형이 사각형의 박스형태로 나타날 경우에는 함수발생기의 (위나 아래 아무거나) 주파수 조절손잡이를 조정하여 정확한 선이 나오도록 하여 관찰한다.

TIME/DIV()를 .2[mS]위치로 하고 (⑮)레버를 DUAL로 하여 두 파형을 비교한다.

함수발생기의 주파수비를 조절하여 파형을 관찰하여 보자.(예 2:1, 1.5:1 등)

오실로스코프의 PROBE를 측정부위에서 제거하고 오실로스코프와 함수발생기등 사용한 실험장치의 조절스위치를 처음위치로 하여 놓는다.

그림 Ⅴ-31 리사주 합성 그래프 주파수 비 1:1, 위상차 90。

그림 Ⅴ-32 위상각에 따른 리사주도형

전동기의 제어에 사용되는 각종 수동 및 검출 스위치 소자들을 알아본다.

전동기의 제어에 사용되는 제어용 기기의 원리와 사용법을 알아본다.

촌동 회로를 구성하여 전동기를 운전하여본다.

자기 유지 회로를 구성하여 전동기를 운전하여본다.

우선 회로를 구성하여 선행 동작 우선 회로를 구성하여본다.

인터 록 회로를 구성하여 3상 유도 전동기의 정·역 운전을 하여본다.

전동기의 운전회로를 구성하고 제작하여 본다.

전자 접촉기(MC) 2개, 릴레이(Relay) 2개, 타이머(Timer) 1개, 램프 3개(적2, 녹1), 푸시버튼 3개(a접점용 3개, b접점용 1개), 배선용 차단기(MCCB), 연결용 잭 60개

회로 시험기, 오실로스코프, 훅 미터, 시퀀스 회로 실험 장치, 3상 유도 전동기

OHP TP자료, VTR, 화면영사기, 관련 화보, 플로터, 데이터 분석장치

시퀀스 제어 이론

시퀀스 제어와 되먹임 제어

시퀀스 제어(순서 제어)

시퀀스 제어란 미리 정해진 순서에 따라 제어의 각 단계를 순차적으로 진행해 나가는 제어라 정의하고 있으며, 불연속적인 작업을 행하는 공정 제어 등에 널리 이용된다. 이는 일종의 스위치나 버튼을 사용하여 전기 회로의 부하를 운전하기도 하고, 부하의 운전 상태나 고장 상태를 알리기도 하는 일련의 제어를 말하는 것으로 근래에 사용되는 전기 회로는 이런 시퀀스 회로로 만들어져 있는 것이 많다. 예를 들어 빌딩이나 공장 등에서 엘리베이터를 움직이고 고장을 알리기도 하며, 세탁기, 냉장고, 자동 판매기 등의 운전도 시퀀스 제어로 하고 있다.

피드백 제어(되먹임 제어)

피드백 제어(되먹임 제어)는 순서 제어를 기본으로 하고 있으며 순서 제어를 거친 결과를 검출기로 검출하고 목표값과 비교하여 제어량을 목표값과 일치시키도록 하는 과정이 있는 제어를 말한다. 이와 같이 출력 신호를 입력 신호 쪽으로 돌려보내는 것을 되먹임 제어라 한다. 자동 전압 조정기(AVR)와 같이 정해진 목표값이 일정하게 출력되어야 하는 곳에 사용되고 있다.

유접점 시퀀스 제어와 무접점 시퀀스 제어

유접점 시퀀스 제어

전자 접촉기, 보조 계전기, 타이머 등과 같이 기계적인 접점을 이용하여 제어하는 것을 유접점 시퀀스 제어라 한다.

유접점 시퀀스 제어는 접점들의 개폐에 의하여 제어가 이루어지므로 과부하 내량과 개폐 부하의 용량이 크고, 온도 특성이 좋으며, 전기적 잡음의 영향을 적게 받고, 입□출력이 분리되며, 접점 수에 따라 많은 출력 회로를 얻을 수 있는 장점이 있어 많이 사용되어 왔다. 그러나 소비 전력이 비교적 크고, 제어반의 외형과 설치 면적이 크며, 접점의 동작이 느리고, 진동이나 충격 등에 약하여 수명이 짧은 것이 단점이다.

무접점 시퀀스 제어

트랜지스터, 다이오드, SCR, TRIAC 등과  같이 기계적인 움직임은 없지만 회로를 개폐할 수 있는 반도체 소자를 이용하여 제어하는 것을 무접점 시퀀스 제어라 한다.

무접점 시퀀스 제어에 사용되는 반도체 소자들은 기계적인 개폐 동작이 없기 때문에 수명이 반영구적이며 신뢰성이 높고, 소형·경량이다. 그러나 개폐 부하 용량이 큰 것은 만들기 어려워 실제 대형 전동기의 제어에서는 전동기의 개폐는 전자 접촉기로 하고 그 전자 접촉기의 전자 코일을 여자시키는 곳에 무접점 소자를 사용한다.

시퀀스 제어계 표현 방법

전개 접속도

전개 접속도는 시퀀스 제어계의 표현 방법 중 가장 많이 사용되는 방법으로 시퀀스도라고도 하며, 시퀀스 제어를 사용한 전기 장치 및 기기□기구의 동작을 기능 중심으로 전개하여 표시한 도면이다. 시퀀스 제어용 기호를 사용하여 작성하며, 여기에는 주 회로와 제어 회로, 표시 회로로 구성된다.

주 회로는 전원을 부하에 공급하기 위한 회로이며, 제어 회로는 주 회로의 개폐 및 표시 회로의 동작 등의 모든 제어 동작이 이루어지는 부분으로 제어의 핵심이 되는  회로이다. 표시 회로는 제어의 동작을 알아볼 수 있도록 표현하는 부분이다.

실제의 현장에서는 주 회로와 표시 회로가 작업장에 있고, 제어 회로와 표시 회로는 제어실에 있는 경우가 많다.

타이밍 도표

타이밍 도표는 제어계의 각 접점 및 제어 장치의 시간적인 동작 상태를 그림으로 표현한 것으로 제어 요소간의 시간적인 동작 상황을 비교·분석할 수 있다.

논리 회로도

논리 회로도는 논리 기호를 사용하여 신호의 처리를 표현한 것으로 그림 Ⅴ-1은 시퀀스 제어 회로를 논리 회로도로 나타낸 것이다.

그림 Ⅴ- 시퀀스 제어 회로의 논리 회로도

표면 접속도

표면 접속도는 제어반의 제작 및 점검 등에 사용하기 위하여 기구나 부품의 실제적인 배치 상태를 그려놓은 도면이다.

블록 선도

블록 선도는 제어계의 신호 전달 방식 등을 블록과 화살표로 그려놓은 도면으로, 플로차트(흐름도)도 일종의 블록 선도라 할 수 있고 시퀀스도는 이 플로차트를 기초로 이루어진다.

제어용 기기

수동 스위치

푸시 버튼 스위치(복귀형 수동 스위치)

푸시 버튼 스위치는 손으로 누르는 동안만 동작을 하고, 손을 놓으면 동작이 복귀되는 접점으로 a접점과 b접점이 있다. a접점(Normal Open, NO접점)은 누르고 있는 동안만 접점이 닫히는 것이고, b접점(Normal Close, NC)은 누르고 있는 동안만 접점이 열리는 것이다. 접점의 구성은 1a1b, 2a2b등으로 표현하며, 단일 접점으로 구성된 것과 여러 개의 접점으로 구성된 것이 있다. 일반적으로 1a1b가 많이 사용되고 있다.

그림 Ⅴ- 푸시 버튼 스위치

유지형 수동 스위치

유지형 수동 스위치는 사람이 일단 수동으로 조작을 하면 반대로 조작할 때까지 접점의 개폐 상태가 유지된다. 종류에는 텀블러 스위치, 토글 스위치, 셀렉터 스위치, 캠 스위치 등이 있다.

토글 스위치(스냅 스위치)는 상하 또는 좌우로 움직여 ON/OFF할 수 있는 것이고, 셀렉터 스위치는 손잡이를 좌우로 회전시켜 ON/OFF하는 것이며, 캠 스위치(로터리 스위치)는 손잡이를 회전시켜 접점을 접속하는 것으로 10단 이상의 접점을 가질 수 있다. 그리고 푸시 버튼의 모양이지만 누르면 누른 상태를 유지하는 스위치도 있다.

그림 Ⅴ- 유지형 스위치 및 기호

검출 스위치

검출 스위치는 자동화 시스템에서 필수적인 요소로 제어 대상의 상태나 변화 등을 검출하기 위한 것으로 위치, 액면, 온도, 전압, 그 밖의 여러 제어량을 검출하는 데에 사용되고 있다.

리밋 스위치(한계 스위치; limit switch)

리밋 스위치는 시퀀스 제어의 촉각 작용을 하는 것으로, 제어 대상의 위치 검출, 기계의 구동 거리 제한 및 공정의 변환 등을 위한 검출용 스위치의 일종으로, 기계적인 신호를 전기적 신호로 변환한다. 동작은 검출될 부분에 스위치의 접촉부가 닿으면 접촉자가 움직여 접점이 개폐된다. 역시 a접점과 b접점이 있다. 캠은 정해진 위치의 진행 상황을 검출하며, 도그는 정해진 위치에 있는지의 여부를 검출한다.

그림 Ⅴ- 리밋 스위치와 기호

플로트 스위치(float switch)

플로트 스위치는 레벨(level) 스위치라고도 하며, 액면의 높이를 검출하기 위한 것으로 액면이 올라가면 액면에 떠있는 플로트가 리밋 스위치를 밀어 접점을 개폐하기 위한 것이다. 액면이 내려가면 플로트도 내려가 리밋 스위치는 스프링의 힘에 의해 원상 복귀된다.

그림 Ⅴ- 플로트 스위치의 구조 및 기호

리드 스위치(reed switch)

그림 Ⅴ- 리드 스위치

리드 스위치는 그림 Ⅴ-6과 같이 절연 용기 속에 불활성 가스와 2개의 가늘고 긴 접점이 봉입되어 있는 곳에 N극과 S극의 자석을 접근시키면 이 접점은 자석에 의하여 N, S극이 생겨 서로 흡인되어 접점이 동작한다.

근접 스위치(proximity switch)

근접 스위치는 물리적인 접촉으로 대상물의 유무 상태를 검출하는 비접촉형 스위치이다. 1차, 2차의 코일을 그림 Ⅴ-7과 같이 배치하고 1차 코일에 고주파 전류를 가하면 평상시는 평형을 유지하므로 2차 코일에 전압이 발생하지 않는다. 그러나 검출 헤드에 금속체를 접근시키면 맴돌이 전류가 발생되어 2차 코일의 평형 상태가 무너지고 2차 코일에 전압이 발생한다. 이 전압을 증폭하여 출력 릴레이를 구동한다.

그림 Ⅴ- 근접 스위치의 구조와 기호

광전 스위치(photo electric switch)

광전 스위치는 빛을 발생하는 광원과 빛을 받아들이는 포토 다이오드나 포토  트랜지스터를 1개조로 하여 물체가 광로(光路)를 지나갈 때 광로의 변화나 광량의 변화를 이용하여 접점을 개폐하여 물체를 검출하는 스위치로, 물체와 직접 접촉하지 않고 물품의 계수 등을 할 수 있는 스위치이다. 빛의 전달 속도가 빠르므로 무접점 회로의 경우 분당 수 만회의 검출도 가능하며 투과형, 반사형, 복사형이 있다.

그림 Ⅴ- 광전 스위치의 구조와 기호

투과형은 빛을 내는 투광기와 빛을 받아들이는 수광기 사이에 물체가 지나가는 것을 감지하는 것이고, 반사형은 투광기에서 발사된 빛이 물체에 반사되어 수광기에 들어오는 방식이며, 복사형은 투광기가 없이 물체의 자연 복사광에 의해 수광기에서 받아 물체를 검출하는 것이다.

온도 스위치

온도 스위치란 온도가 목표값에 도달했을 때 동작하는 검출 스위치를 말하며, 온도의 변화에 대해서 전기적 특성이 변하는 열전대 등을 측온체에 투입하여 미리 설정된 온도를 검출하여 동작하는 스위치이다.

그림 Ⅴ- 온도 스위치의 구조와 원리

제어용 기기

보조 계전기(제어 릴레이; auxiliary relay)

보조 계전기는 푸시 버튼 스위치와 같이 사람의 손으로 동작시키는 것이 아니라 보조 계전기 내의 전자석에 의해 동작되며, 전자석 코일에 전류가 흐르는 동안에만 접점이 동작하는 스위치의 일종으로 코일부와 접점부로 나누어지고, 기호로 나타낼 경우에도 코일부와 접점부로 나누어 표시한다.

그림 Ⅴ- 릴레이의 내부 구조와 접접 기호

보조 계전기의 접점은 a접점과 b접점의 한쪽 접점이 공유되어 있는 접점(c접점)을 주로 사용하며, c접점은 a접점, b접점을 동시에 사용할 수도 있고 별도로 한 접점만 사용할 수도 있다. 특히 c접점에서 a접점과 b접점을 동시에 사용할 경우 c접점의 잘못된 사용으로 인하여 회로가 단락되는 경우가 있으니 반드시 공통 접점부가 회로에서 공통으로 사용되고 있는지 확인하고 사용하여야 한다.

제어용 릴레이를 사용할 경우 조작 전원의 정격, 필요한 접점의 수, 제어 전원의 용량 등을 고려하여 특성에 맞게 선택하여야 한다.

전자 접촉기(MC; magnetic contactor)

전자 접촉기는 전자석의 동작에 의해 접점을 개폐하는 기구로서, 전동기 등의 동력 부하에는 필수적으로 사용되고 있다. 동작은 계전기와 같고, 접점은 주 접점과 보조 접점으로 나뉘어 있어 주 접점은 부하의 전원을 개폐하며, 보조 접점은 보조 계전기와 동일하게 제어 회로에 사용된다. 일반적으로 4a와 5a2b가 많이 사용되고 있다.

그림 Ⅴ-  전자 접촉기

과부하 계전기(THR; thermal relay)

그림 Ⅴ- 과부하 계전기

과부하 계전기는 열동 계전기라고도 하며 주로 전기 기기와 제어 회로를 과부하로부터 보호할 목적으로 사용된다. 만약 정격 전류 이상의 전류(과부하 전류)가 흐르면 과부하 계전기 내부에서 발생된 열에 의해 바이메탈이 동작하여 주 회로와 제어 회로를 차단하여 부하와 전선이 과열되는 것을 방지한다.

전자 개폐기(Magnetic Switch)

전자 개폐기는 전자 접촉기와 과부하 계전기가 일체화된 것으로, 전자 접촉기에 의한 부하의 ON/OFF 조작과 열동 계전기에 의한 과부하 보호 기능을 함께 갖는 기구이다.

한시 계전기(timer)

한시 계전기는 입력 신호를 받아 설정된 시간이 경과한 후 한시 접점이 동작되는 일종의 계전기이다. 시간을 계산하는 방법으로는 소형 전동기를 사용하는 방법과 전자 회로를 사용하는 방법이 있다.

우리 나라의 경우에는 교류 전압의 상용 주파수가 60[Hz]이므로 50/60[Hz]겸용의 기구에서는 60[Hz]로 조정하여 사용해야 한다. 한시 접점의 동작 원리는 계전기와 비슷하지만 접점의 동작을 일정 시간만큼 지연시켜 동작시킬 수 있다는 것이 가장 큰 차이점이다.

그림 Ⅴ- 한시 계전기의 구조

일반적인 한시 계전기의 접점은 한시 계전기의 자기 유지를 위한 a접점과 한시 a접점, 한시 b접점이 있다. 대부분 한시 a접점과 한시 b접점은 한 쪽을 공통(c접점)으로  사용되게 만들어져 있다.

한시 접점은 한시 동작 접점과 한시 복귀 접점으로 나뉘어 지는데 한시 동작 접점은 동작하는데 시간이 걸리는 접점으로, 타이머 기동 후 설정된 시간이 지나서 접점이 동작한다. 한시 복귀 접점은 복귀하는데 시간이 걸리는 접점으로, 타이머 기동과 동시에 접점이 동작하고 설정된 시간이 지난 후에 원래의 위치로 복귀되는 접점이다.

배선용 차단기(MCCB)

배선용 차단기는 손잡이를 ON/OFF 시킴으로써 단자부에 배선된 전기 회로를 개폐할 수 있으며, 단락 보호와 과부하 보호의 목적으로 사용된다. 만약 단락 사고나 과부하가 걸렸을 경우 배선용 차단기는 자동으로 트립(trip)되어 회로를 차단하며, 트립의 원인을 제거한 후 다시 손잡이를 올리면 정상 동작을 한다. 트립은 바이메탈의 원리를 이용한 것으로 과전류에 의해 발생된 열에 의해 동작한다.

그림 Ⅴ- 배선용 차단기

단락이란 배선된 회로에 어떠한 도체가 접촉하여 정상적인 전류보다 수십 배 이상의 많은 전류가 흐르게 되는 상태를 말하고, 과부하란 회로에 정격을 초과하여 전류가 지속적으로 흘러 전선 등이 과열될 수 있는 상황으로서 화재의 원인이 된다

촌동 회로를 구성하여 보자

그림 Ⅴ- 촌동 회로의 시퀀스도

동작 사항

PB-A를 누르면 전자 접촉기(MC)의 전자 코일에 전류가 흘러 여자된다.

전자 접촉기(MC)의 a접점인 MC-a가 ON되어 적색 램프(RL)가 점등된다.

전자 접촉기(MC)의 주 접점이 ON되어 전동기가 회전한다.

PB-A를 놓으면 스프링의 힘에 의해 동작이 정지되고 초기 상태로 된다.

PB-A를 누를 동안만 운전되는 회로(寸動회로)이다.

작업 사항

회로를 구성한다.

필요한 경우 전자 접촉기와 전동기 사이에 열동 계전기(THR)를 설치한다.

주 회로와 보조 회로에 사용되는 선은 가급적 선의 색상을 구별하여 제작한다.

회로를 구성할 때 전원이 차단되어 있는지 확인하도록 한다.

회로 시험기로 단락 시험을 한 후 지도 교사의 지시를 받고 동작 시험을 한다.

촌동 회로를 사용하는 곳을 조사하여 보자.

다음에 나오는 자기 유지 회로와의 차이점을 알아본다.

자기 유지 회로를 구성하여 보자

그림 Ⅴ- 자기 유지 회로의 시퀀스도

동작 사항

PB-A를 누르면 전자 접촉기(MC)의 전자 코일에 전류가 흘러 여자된다.

PB-A를 놓으면 스프링의 힘에 의해 푸시 버튼이 OFF상태가 되지만 MC-a1접점이 ON되어 있기 때문에 전자 접촉기(MC)의 전자 코일에 계속해서 전류가 흐르게 된다. 이것을 자기 유지라고 한다.

전자 접촉기의 또 다른 a접점인 MC-a2가 ON되어 적색 램프(RL)가 점등된다.

전자 접촉기의 주 접점이 ON되어 전동기가 회전한다.

운전 중에 PB-B를 누르면 동작이 정지된다.

자기 유지 회로는 운전 중 전원이 차단된 후, 다시 전원이 투입되어도 동작하지 않기 때문에 대부분의 공작 기계를 운전하는 기본 제어 회로로 사용되고 있다.

작업 사항

회로를 구성한다.

회로 시험기로 단락 시험을 한 후 지도 교사의 지시를 받고 동작 시험을 한다.

시간 지연 회로를 구성하여 보자

그림 Ⅴ- 시간 지연 회로의 시퀀스도

동작 사항

PB-A를 누르면 한시 계전기(T)의 전자 코일에 전류가 흘러 여자된다.

PB-A를 놓으면 스프링의 힘에 의해 푸시 버튼이 OFF상태가 되지만 T-a순시 접점이 ON되어 있기 때문에 한시 계전기(T)의 전자 코일에 계속해서 전류가 흐르게 되어 한시 계전기(T)가 자기 유지된다. 이 때 적색 램프(RL)는 점등된다.

한시 계전기(T)의 한시 a접점인 T-a한시가 설정된 시간만큼 지난 후 ON되면서 전자 접촉기(MC)의 전자 코일로 전류가 흘러 여자된다.

이 때 전자 접촉기(MC)의 주 접점이 ON되면서 전동기가 회전한다.

운전 중에 PB-B를 누르면 동작이 정지된다.

푸시 버튼과 병렬로 연결된 T-a 순시 접점을 T-a 한시 접점으로 사용하게 되면 설정된 시간이 지날 때까지 푸시 버튼을 누르고 있어야만 자기 유지가 되므로 좋지 않다.

작업 사항

회로를 구성한다.

회로 시험기로 단락 시험을 한 후 지도 교사의 지시를 받고 동작 시험을 한다.

우선 회로를 구성하여 보자

그림 Ⅴ- 우선 회로의 시퀀스도

동작 사항

PB-A를 누르면 가공용 전자 접촉기(MC1)의 전자 코일이 여자되고, 적색 램프(RL)은 점등된다.

가공용 전자 접촉기의 a접점 MC1-a1이 ON되면서 MC1이 자기 유지되고, 적색 램프(RL)도 점등된 상태를 유지한다.

가공용 전자 접촉기의 주 접점이 ON되면서 가공용 전동기가 회전한다.

가공용 전자 접촉기의 a접점 MC1-a2가 ON상태로 된다.

이때 PB-C를 누르면 이송용 전자 접촉기(MC2)로 전류가 흘러 이송용 전동기(M2)가 회전하여 가공할 제품이 가공 지점으로 이송된다.

이송용 전자 접촉기의 a접점 MC2-a1이 ON되면서 MC2가 자기 유지된다.

이때 MC2_a2가 ON상태가 되어 녹색 램프(GL)가 점등된다.

만약 가공용 전자 접촉기(MC1)의 동작이 이루어지지 않으면 PB-C를 눌러도 MC1-a2가 OFF상태이기 때문에 이송용 전동기(M2)는 동작하지 않게 된다. 이와 같이 가공용 전동기의(M1) 동작이 우선되어야 다음의 이송용 전동기(M2)가 동작할 수 있는 회로를 우선 회로(선행 동작 우선 회로)라 한다.

운전 중에 PB-B를 누르면 모든 동작이 정지된다.

작업 사항

회로를 구성한다.

회로 시험기로 단락 시험을 한 후 지도 교사의 지시를 받고 동작 시험을 한다.

인터 록 회로를 구성하여 보자

그림 Ⅴ- 인터 록 회로의 시퀀스도

동작 사항

PB-A를 누르면 정회전용 보조 계전기(Ry1)에 전류가 흘러 여자된다.

Ry1의 a접점 Ry1-a1이 ON되면서 Ry1이 자기 유지된다.

Ry1의 a접점 Ry1-a2가 ON되면서 적색 램프(RL)가 점등된다.

Ry1의 주 접점이 ON되면서 전동기가 정회전한다.

Ry1의 b접점 Ry1-b1이 OFF되어 PB-C를 눌러도 역회전용 보조 계전기(Ry2)로 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 정회전용 보조 계전기(Ry1)가 동작하고 있는 동안에는 Ry2에 의한 역회전 동작이 일어날 수 없게 된다.

운전 중에 PB-B를 누르면 모든 동작이 정지되고 초기 상태로 복귀한다.

PB-C를 누르면 역회전용 보조 계전기(Ry2)에 전류가 흘러 여자된다.

Ry2의 a접점 Ry2-a1이 ON되면서 Ry2가 자기 유지된다.

Ry2의 a접점 Ry2-a2가 ON되면서 녹색 램프(GL)가 점등된다.

Ry2의 주 접점이 ON되면서 전동기가 역회전한다.

Ry2의 b접점 Ry2-b1이 OFF되어 PB-A를 눌러도 정회전용 보조 계전기(Ry1)로 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서 역회전용 보조 계전기(Ry2)가 동작하고 있는 동안에는 Ry1에 의한 정회전 동작이 일어날 수 없게 된다.

작업 사항

회로를 구성한다.

회로 시험기로 단락 시험을 한 후 지도 교사의 지시를 받고 동작 시험을 한다.

3상 유도 전동기의 한시 동작회로를 구성하여 보자

그림 Ⅴ- 3상 유도전동기의 한시 동작회로의 시퀀스도

3상 유도 전동기의 Y-△ 기동회로를 구성하여 보자

그림 Ⅴ- 유도전동기의 Y-△ 기동회로의 시퀀스도