Power Calculation in AC Circuits Chapter 9 Power Calculation in AC Circuits 2/25/2017

Chapter 9 Power calculations in AC 9.1 Instaneous Power 9.2 Average Power 9.3 Maximum Average Power Transfer 9.4 Effective or rms Values 9.5 The Power Factor 9.6 Complex Power 9.7 Power Factor Correction 9.8 Single=Phase Three-Wire Circuits 9.9 Safety Considerations 9.10 Application Examples 9.11 Design Examples

9.1 Instaneous Power 9.1 Instaneous Power

9.1 Instaneous Power

9.1 Instaneous Power Example 9.1 순시전류 i(t), 순시전력 p(t)를 구하고 그래프로 나타내어라

9.1 Instaneous Power Example 9.1 순시전류 i(t), 순시전력 p(t)를 구하고 그래프로 나타내어라 직류성분+cos2wt

9.2 Average Power 9.2 Average Power

9.2 Average Power ※평균전력=소비전력=유효전력 평균전력(Average Power)

9.2 Average Power ※평균전력=소비전력=유효전력 평균전력(Average Power) ( t 와 무관 )

9.2 Average Power 평균전력(Average Power) ※평균전력=소비전력=유효전력 ※실효 치로 표시 순수한 L, C회로는 소비전력이 0이다.

9.2 Average Power Example 9.2 소자가 소비하는 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Example 9.2 소자가 소비하는 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Example 9.2 소자가 소비하는 평균전력을 구하라. 전압분배법칙

  9.2 Average Power Example 9.3 회로에서 소비된 총 전력과 공급된 총 전력을 구하라.    

9.2 Average Power   Example 9.3 회로에서 소비된 총 전력과 공급된 총 전력을 구하라.        

  9.2 Average Power       Example 9.3 회로에서 소비된 총 전력과 공급된 총 전력을 구하라.    

    9.2 Average Power       Example 9.3 회로에서 소비된 총 전력과 공급된 총 전력을 구하라.    

  9.2 Average Power   Learning ASSESSMENT E9.1 각 저항에서 소비되는 평균전력을 구하라.    

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.1 각 저항에서 소비되는 평균전력을 구하라.   9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.1 각 저항에서 소비되는 평균전력을 구하라.   전류분배법칙 °  

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.2 각 수동소자가 소비하는 평균전력을 구하고     9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.2 각 수동소자가 소비하는 평균전력을 구하고 전류원에서 공급하는 총 평균전력을 구하라. 전류분배법칙     전류분배법칙

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.2 각 수동소자가 소비하는 평균전력을 구하고 각 수동소자가 소비하는 평균전력을 구하고 전류원에서 공급하는 총 평균전력을 구하라.  

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.2 각 수동소자가 소비하는 평균전력을 구하고 각 수동소자가 소비하는 평균전력을 구하고 전류원에서 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Example 9.4 회로에서 소비된 전력과 공급된 총 전력을 구하라.

9.2 Average Power Example 9.4 회로에서 소비된 전력과 공급된 총 전력을 구하라.

9.2 Average Power Example 9.4 회로에서 소비된 전력과 공급된 총 전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.3 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.3 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.3 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.3 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.4 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.4 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.4 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.4 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.2 Average Power Learning ASSESSMENT E9.4 각 소자에서 흡수하거나 공급하는 총 평균전력을 구하라.

9.3 Maxmum Average Power Transfer

9.3 Maxmum Average Power Transfer   9.3 Maxmum Average Power Transfer   테브낭의 등가임피던스   전압분배법칙

9.3 Maximum Average Power Transfer      

9.3 Maximum Average Power Transfer         임피던스 삼각형

9.3 Maximum Average Power Transfer    

9.3 Maximum Average Power Transfer   9.3 Maximum Average Power Transfer        

9.3 Maximum Average Power Transfer

9.3 Maximum Average Power Transfer   9.3 Maximum Average Power Transfer        

9.3 Maximum Average Power Transfer

9.3 Maximum Average Power Transfer

9.3 Maximum Average Power Transfer    

9.3 Maximum Average Power Transfer   9.3 Maximum Average Power Transfer 문제풀이 전략 최대평균전력전달 1단계. 부하 ZL을 제거하고 나머지 회로부분에 대해 테브낭 등가회로를 구한다. 2단계. 테브낭 등가회로를 그린다. 3단계  

9.3 Maximum Average Power Transfer 회로에서 최대평균전력을 전달하기 위한 ZL을 구하고 부하에 전달된 최대평균전력을 구하라. Example 9.5 전류분배법칙

9.3 Maximum Average Power Transfer 회로에서 최대평균전력을 전달하기 위한 ZL을 구하고 부하에 전달된 최대평균전력을 구하라. Example 9.5

9.3 Maximum Average Power Transfer 회로에서 최대평균전력을 전달하기 위한 ZL을 구하고 부하에 전달된 최대평균전력을 구하라. Example 9.5

9.3 Maximum Average Power Transfer 회로에서 최대평균전력을 전달하기 위한 ZL을 구하고 부하에 전달된 최대평균전력을 구하라. Example 9.6 테브낭의 등가회로를 만든다.

9.3 Maximum Average Power Transfer 회로에서 최대평균전력을 전달하기 위한 ZL을 구하고 부하에 전달된 최대평균전력을 구하라. Example 9.6

9.3 Maximum Average Power Transfer 회로에서 최대평균전력을 전달하기 위한 ZL을 구하고 부하에 전달된 최대평균전력을 구하라. Example 9.6 종속전원이 포함된 회로의 경우 개방전압과 단락전류로 구한다.

9.3 Maximum Average Power Transfer 회로에서 최대평균전력을 전달하기 위한 ZL을 구하고 부하에 전달된 최대평균전력을 구하라. Example 9.6

9.3 Maximum Average Power Transfer 회로에서 최대평균전력을 전달하기 위한 ZL을 구하고 부하에 전달된 최대평균전력을 구하라. Example 9.6

9.3 Maximum Average Power Transfer   9.3 Maximum Average Power Transfer   Learning ASSESSMENT E9.5 최대평균전력을 위한 ZL을 구하고 부하에 전달되는 최대평균전력을 구하라.        

9.3 Maximum Average Power Transfer   Learning ASSESSMENT E9.5 최대평균전력을 위한 ZL을 구하고 부하에 전달되는 최대평균전력을 구하라.        

9.3 Maximum Average Power Transfer       9.3 Maximum Average Power Transfer   Learning ASSESSMENT   E9.5 최대평균전력을 위한 ZL을 구하고 부하에 전달되는 최대평균전력을 구하라.    

9.3 Maximum Average Power Transfer Learning ASSESSMENT E9.5 최대평균전력을 위한 ZL을 구하고 부하에 전달되는 최대평균전력을 구하라.    

9.3 Maximum Average Power Transfer   Learning ASSESSMENT E9.6 최대평균전력을 위한 ZL을 구하고 부하에 전달되는 최대평균전력을 구하라.  

9.3 Maximum Average Power Transfer   Learning ASSESSMENT E9.6 최대평균전력을 위한 ZL을 구하고 부하에 전달되는 최대평균전력을 구하라.    

9.4 Effective Value (rms) 9.4 Effective Value (rms)

9.4 Effective Value (rms)     실효값(effective value)  

9.4 Effective Value (rms)    

9.4 Effective Value (rms)

  9.4 Effective Value (rms) Example 9.7  

9.4 Effective Value (rms) Example 9.7

9.4 Effective Value (rms) Example 9.8 그림에서 전압파형의 실효값을 구하라. T = 3 [s]

9.4 Effective Value (rms) Example 9.9 그림에서 전류파형의 실효값을 구하고 이 전류가 2[Ω]저항에 흘러 전달되는 평균전력을 구하라. T = 4 [s]

9.4 Effective Value (rms) Example 9.9   9.4 Effective Value (rms)   Example 9.9 그림에서 전류파형의 실효값을 구하고 이 전류가 2[Ω]저항에 흘러 전달되는 평균전력을 구하라.

9.4 Effective Value (rms) Learning ASSESSMENT E9.7 주어진 전압 파형의 실효치를 구하라. T = 4 [s]

9.4 Effective Value (rms) Learning ASSESSMENT E9.8 주어진 전류 파형이 4[Ω]의 저항을 통해서 흐른다. 저항에 전달되는 평균전력을 구하라. T = 6 [s]

9.4 Effective Value (rms) Learning ASSESSMENT E9.9 주어진 전류 파형이 10[Ω]의 저항을 통해서 흐른다. 저항에 전달되는 평균전력을 구하라. T = 8 [s]

9.5 Power Factor 9.5 Power Factor

9.5 Power Factor   위상의 정의  

  9.5 Power Factor 역률의 정의 (1) 임피던스에 의한 역률

    9.5 Power Factor 역률의 정의 (2) 전력에 의한 역률

9.5 Power Factor 전력과 역률

9.5 Power Factor

9.5 Power Factor 임피던스와 역률  

9.5 Power Factor

9.5 Power Factor

  9.5 Power Factor       진상역률과 지상역율   진상역률 전류의 위상이 전압위상 보다 앞선 역률 지상역률

  9.5 Power Factor     Example 9.10 부하역률이 (a) 0.707지상일 때 (b) 부하역률이 0.90일 때 전력회사에서 공급해야 할 전력을 각각 계산하라.  

    9.5 Power Factor       Example 9.10 부하역률이 (a) 0.707지상일 때 (b) 부하역률이 0.90일 때 전력회사에서 공급해야 할 전력을 각각 계산하라.  

9.5 Power Factor Learning ASSESSMENT E9.10   9.5 Power Factor   Learning ASSESSMENT   E9.10 역률이 0.707에서 0.94로 바뀐다면 전력은 얼마만큼 절약되겠는가.            

9.5 Power Factor Learning ASSESSMENT E9.10   Learning ASSESSMENT E9.10 역률이 0.707에서 0.94로 바뀐다면 전력은 얼마만큼 절약되겠는가.        

9.5 Power Factor Learning ASSESSMENT E9.10 역률이 0.707에서 0.94로 바뀐다면 전력은 얼마만큼 절약되겠는가.  

9.6 Complex Power 9.6 Complex Power

9.6 Complex Power 임피던스 삼각형

9.6 Complex Power    

  9.6 Complex Power 전력 삼각형   Z=R+jX

        9.6 Complex Power       실제 회로에 적용

9.6 Complex Power SLine SLoad Example 9.11   9.6 Complex Power     Example 9.11 회로에서 공급전압 Vs와 전체 역률 cosθ를 구하라.     SLine PL SLoad

9.6 Complex Power SLine SLoad Example 9.11   9.6 Complex Power     Example 9.11 회로에서 공급전압 Vs와 전체 역률 cosθ를 구하라.     SLine   SLoad

9.6 Complex Power SLine SLoad Example 9.11   9.6 Complex Power     Example 9.11 회로에서 공급전압 Vs와 전체 역률 cosθ를 구하라.   SLine SLoad  

9.6 Complex Power SLine SLoad Example 9.11   9.6 Complex Power     Example 9.11 회로에서 공급전압 Vs와 전체 역률 cosθ를 구하라.     SLine SLoad

9.6 Complex Power Example 9.12 회로의 평균전력의 흐름을 구하고 전원과 부하를 결정하라. Z=0+j1   Z=0+j1   VA=120∠30˚ VB=120∠0˚

9.6 Complex Power Example 9.12 회로의 평균전력의 흐름을 구하고 전원과 부하를 결정하라. Z=0+j1   Example 9.12 회로의 평균전력의 흐름을 구하고 전원과 부하를 결정하라.     Z=0+j1   VA=120∠30˚ VB=120∠0˚

9.6 Complex Power Example 9.12 회로의 평균전력의 흐름을 구하고 전원과 부하를 결정하라. Z=0+j1   Example 9.12 회로의 평균전력의 흐름을 구하고 전원과 부하를 결정하라. Z=0+j1 VA=120∠30˚ VB=120∠0˚

9.6 Complex Power Learning ASSESSMENT E9.11   9.6 Complex Power Learning ASSESSMENT E9.11 전송선에서 손실되는 실효전력과 무효전력을 구하고 전송선의 입력단에서 필요한 실효전력과 무효전력을 구하라.        

9.6 Complex Power Learning ASSESSMENT E9.11   9.6 Complex Power   Learning ASSESSMENT E9.11 전송선에서 손실되는 실효전력과 무효전력을 구하고 전송선의 입력단에서 필요한 실효전력과 무효전력을 구하라.      

9.6 Complex Power Learning ASSESSMENT E9.11 전송선에서 손실되는 실효전력과 무효전력을 구하고 전송선의 입력단에서 필요한 실효전력과 무효전력을 구하라.

    9.6 Complex Power Learning ASSESSMENT E9.12 입력단에서 선전압과 역률을 구하라.        

  9.6 Complex Power Learning ASSESSMENT E9.12 입력단에서 선전압과 역률을 구하라.  

9.6 Complex Power Learning ASSESSMENT E9.12 입력단에서 선전압과 역률을 구하라.

  9.6 Complex Power   Learning ASSESSMENT E9.12 입력단에서 선전압과 역률을 구하라.              

9.7 Power factor correction

9.7 Power factor correction

9.7 Power factor correction 역률개선용 커패시터(전력용 콘덴서)

9.7 Power factor correction     9.7 Power factor correction      

9.7 Power factor correction   9.7 Power factor correction Example 9.13 산업체 시설물의 전기용량 (500kW, 277V, 역률0.75)을 역률 0.9로 개선하는데 필요한 커패시터 전력용량[Kvar]를 계산하라.

9.7 Power factor correction   9.7 Power factor correction   Example 9.14 모터의 전기용량 (50kW, 220V, 주파수 60Hz, 역률0.8)을 역률 0.95로 개선하는데 필요한 커패시터 전력용량[Kvar]과 커패시터 용량을 구하라  

9.7 Power factor correction   9.7 Power factor correction   Example 9.14 모터의 전기용량 (50kW, 220V, 주파수 60Hz, 역률0.8)을 역률 0.95로 개선하는데 필요한 커패시터 전력용량[Kvar]과 커패시터 용량을 구하라

9.7 Power factor correction   Learning ASSESSMENT   E9.13 역률를 0.707에서 0.95로 변환하기 위한 커패시터값을 구하라.   f = 60[Hz]

9.7 Power factor correction Learning ASSESSMENT E9.13 역률를 0.707에서 0.95로 변환하기 위한 커패시터값을 구하라.

9.8 1- phase 3-wire circuits 9.8 1- phase 3-wire circuits

9.8 1- phase 3-wire circuits   단상 3선회로

9.8 1- phase 3-wire circuits   단상 3선회로    

9.8 1- phase 3-wire circuits 중성선에 임피던스 Zn이 존재하는 회로 + =

9.8 1- phase 3-wire circuits Example 9.15 24시간 동안의 전력사용량을 계산하고 전기료가 ＄0.08/kWh인 경우 30일간의 전기요금을 계산하라. Example 9.15

9.8 1- phase 3-wire circuits Example 9.15 24시간 동안의 전력사용량을 계산하고 전기료가 ＄0.08/kWh인 경우 30일간의 전기요금을 계산하라. Example 9.15 Range light stereo Range

9.8 1- phase 3-wire circuits Example 9.15 24시간 동안의 전력사용량을 계산하고 전기료가 ＄0.08/kWh인 경우 30일간의 전기요금을 계산하라. Example 9.15

9.8 1- phase 3-wire circuits Example 9.15 24시간 동안의 전력사용량을 계산하고 전기료가 ＄0.08/kWh인 경우 30일간의 전기요금을 계산하라. Example 9.15

9.8 1- phase 3-wire circuits 적산전력계

9.8 1- phase 3-wire circuits

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations 전기쇼크전류

9.9 Safety considerations 가정용 콘센트의 연결구조

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations 3. 감전사고 현장

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations

9.9 Safety considerations Example 9.16 접지선이 없는 경우의 전류흐름

9.9 Safety considerations Example 9.17 Example 9.1 GFI(접지고장차단기)의 동작을 설명하라. 접지선이 없는 경우의 전류흐름 접지고장 차단기(GFI) 정상동작상태 i1=i2가되므로 Magnetic coil의 자속이 0이 된다. 따라서 Sensing coil에 전압이 유도되지 않는다. 만약 부하장치 표면의 절연이 파괴되어 Ground로 전류가 흐르면 i1≠i2가 되므로 Magnetic coil의 자속이 0이 안 되므로 Sensing coil에 전압이 유도된다. 따라서 이 유도전압에 의해서 회로차단기를 동작시킨다.

9.9 Safety considerations Example 9.18 접지가 안 된 상태에서 인체에 얼마만한 전류가 흐르는지 계산하라.

9.9 Safety considerations Example 9.19 이 상황에서 어떤 현상이 일어나는지 설명하라. 120V

9.9 Safety considerations Example 9.20 두 접지 단자를 연결하였을 때 신체에 흐르는 전류를 구하라.

9.9 Safety considerations Example 9.21 두 접지 단자를 연결하였을 때 신체에 흐르는 전류를 구하라.

9.9 Safety considerations Example 9.22 크레인이 7200V의 고압선에 접촉된 상태에서 운전자가 전신주 방향으로 약 10m 달리다가 감전사 하였다. 이유를 설명하라. 7200 V 10m 720V/m

9.9 Safety considerations Learning ASSESSMENT E9.14 7200V의 전력선이 차 위에 떨어졌다. 차 문의 손잡이를 잡고 젖은 길바닥에 발이 닿았을 때 그녀의 몸에 흐르는 전류를 계산하라. (b) 그녀가 차 속에 있었다면 어떠 했는가. Car body is good conductor (a) Wet Road (a) 매우 안전하다.

9.10 Application examples Example 9.23 차단기의 정격이 120V, 20A이다. 연속 부하에서 25%의 안전여유를 둔다면 한 회로에 100W 전구 몇 개를 설치할 수 있는가.

9.10 Application examples 9.10 Application examples

9.10 Application examples Example 9.24 차단기의 정격이 120V, 20A이다. 연속 부하에서 25%의 안전여유를 둔다면 한 회로에 100W 전구 몇 개를 설치할 수 있는가.

9.11 Design examples 9.11 Design examples

9.11 Design examples Example 9.27

9.11 Design examples Example 9.27

9.11 Design examples Example 9.27

The End