본 논문은 자려자동기발전기의 시작에서 동기기잔류자기의 보유되는 기계부분의 형상이 직류기와 같지 않다고 하더라도, 재질상으로 보아 전압확립과정이 직류기의 그것과 거의 같을 것이라는 관점을 두고 동기기의 전압확립을 논하고자 한다. 즉 동기발전기의 등식을 등가직류기의 값으로 환산하고 무부하포화곡선과 등가저항선을 이용하여 Graphical Integration법으로 동기발전기의 무부하전압확립의 시간에 대한 과정을 타여자와 자여자의 두 경우에 대하여 계산하고, 확립회로에서의 측정치와 비교하여 이 과정을 재확인하고 자려자시의 현상을 말하고자 한다.
직류 전동기는 연속적으로 회전하기 위해서 브러시와 정류자로 이루어진 기계적인 정류 회로를 가진다. 회전자의 위치에 따라 브러시와 정류자의 접촉 구조가 변하고 직류 전동기의 등가 회로 또한 달라진다. 이러한 구조적 문제점 때문에 직류 전동기의 저항, 인덕턴스, 역기전력 상수와 같은 파라미터가 변화하고 전동기가 회전하면서 전기자 전류에 맥동이 발생한다. 본 논문에서는 기계적인 정류 회로를 고려한 직류전동기를 모델링하고 분석하였다. 그리고 브러시와 정류자에 의한 전기자 전류의 맥동이 위치 제어의 응답 특성에 어떤 영향을 미치는지 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
본 논문에서는 직류 오프셋 (DC-offset) 제거 기능을 가진 저 전력 자동 이득 조절 증폭기 (PGA, Programmable Gain Amplifier)를 제안한다. 이러한 회로는 직류 오프셋 문제점을 해결하기 위해 기존의 gm-boosting 증폭기를 변형한 디지털 이득 제어 방식으로 설계되어 있기 때문에 우수한 선형성을 가진다. 또한 특수 목적에 맞도록 그 이득을 6dB에서 60dB까지 7단계로 조절 가능하며, 밀러효과를 이용한 AC-coupling 방식으로 큰 값의 유동적인 커패시터와 저항을 구현하여 직류 오프셋을 제거한다. 제안한 PGA는 기존 회로에 비해 0.2dB 보다 작은 이득오차와 0.47mW의 낮은 소비전력 특성을 보였다.
본 논문은 직류전기철도 급전시스템에서 누설전류와 변전소로부터 공급되는 전류의 분포에 대하여 다루었다. 일반적으로 직류전기철도 급전시스템에서는 운행용 레일을 귀로 전류(부극성)의 도체로 사용하고 있으며, 이러한 조건은 추가적인 도체의 설치를 필요로 하지 않기 때문에 경제성을 고려한 것이다. 그러나 운행용 레일과 대지 사이의 저항이 작은 경우에는 대지로 흐르는 누설전류가 문제가 된다. 이 누설전류는 레일 주변에 설치된 지하 매설물에 영향을 미치며, 인체의 안전과도 관련이 있다. 따라서 직류전기철도 급전시스템에서 누설전류를 억제하는 것은 차량의 운전이나 안전 측면에서 중요한 문제이다. 본 논문에서는 직류전기철도 급전시스템에 대하여 CDEGS의 SPLIT 프로그램을 이용하여 레일의 전류분포를 시뮬레이션하였고, 레일의 누설저항 크기에 따른 누설전류 변동치를 도출하였다.
본 연구에서는 고등학교 학생들의 변위전류에 대한 궁금증에서 출발하여 직류전압이 걸린 평행판 축전기에서 자기장과 축전기에 삽입한 토로이드 코일에 유도되는 유도전압에 관한 몇 가지 공식을 얻었다. 이 공식을 바탕으로 통상적인 실험조건에 맞는 컴퓨터 계산 결과, 자기장은 MBL 장치의 자기장 센서로는 측정이 불가능한 매우 작은 값으로 나왔으나, 유도전압은 저항 R값에 크게 의존하지만 전압센서로 측정이 가능한 범위의 값으로 나타났다. 따라서 직류전원을 사용하여 평행판 축전기에서 변위전류를 확인하기 위해서는 적당한 토로이드 코일을 축전기에 삽입하여 이것에 유도되는 유도전압을 측정하는 방법이 유용하다. 덧붙여서, 직류전압을 평행판축전기에 인가하여 변위전류를 확인하고자 하는 실험에서는 저항 R값의 선택이 매우 중요한 실험변수가 된다.
본 연구에서는 초소형화의 욕구와 우수한 신뢰성을 가진 일체형 SMD 인덕터 코어를 개발하기 위하여 전력값에 따른 온도 특성을 분석하였다. 전자부품의 온도가 상승하면 소자의 정상적인 동작을 보장하기 힘든 기능적 장애를 가져오고, 부품의 고장율을 높여 수명을 단축하게 된다. 또한, 열응력이나 열팽창에 의하여 부품에 충격을 주고 오동작을 일으키게 되어 신뢰성에 많은 영향을 미치게 된다. 일체형 SMD Inductor Core를 주위온도와 소자온도 차에 의한 온도상승을 측정하였으며, 각 전력값에 따른 온도 특성을 통해서 안정된 전력값을 얻을 수 있었고, 측정된 직류 전류와 저항 $R_dc$를 이용하여 시뮬레이션한 결과 40[$^{\circ}C$]의 온도 상승분에서 양호한 정격 전류값을 찾을 수 있었다.
직류급전시스템은 주로 비접지방식을 사용하지만 레일과 대지간이 긴 거리를 평행하게 구성되어 레일저항과 레일-대지간 콘덕턴스가 존재하여 레일전위와 누설전류가 발생한다. 레일전위는 인체에 전기적 쇼크를 주고 누설전류는 인근 매설 철 구조물에 전해적 부식을 주게 된다. 그러므로 이러한 영향을 줄이고, 방지와 감시하는 설계기술이 현 직류급전시스템에서는 중요한 요소이다. 레일전위와 누설전류의 해석은 전파이론에 의해 이루어졌으며 레일저항과 레일-대지간 콘던턴스의 상태를 유지하기 위해 레일누설전류를 감시/제어하는 방안이 제안되었다.
콘센트-플러그는 사용자부하에 전기를 공급하기 위하여 필수적으로 사용하는 전기부품이다. 활선상태인 콘센트-플러그를 임의로 차단할 경우, 교류환경에서는 반주기 마다 전류의 영점이 존재하므로 차단접점에서 발생하는 아크가 자연적으로 소호될 수 있으나 직류환경에서는 개방직전 전류가 영점을 포함하지 않고 일정하기 때문에 그에 따라 발생하는 아크는 교류에 비해 지속적이고 상대적으로 매우 큰 에너지를 방출한다. 교류에서 사용되는 플러그와 콘센트를 그대로 직류에서 사용 할 경우, 접속이 끊어 질 때 매우 큰 아크전류가 발생하여 플러그와 콘센트의 전극이 녹아서 붙는 융착 사고가 빈번히 발생한다. 본 논문은 콘센트-플러그의 융착 사고를 예방하기 위해 전극의 초기-후기접점 기법을 제안한다. 이를 구현하기 위한 기초적인 연구로서 초기-후기접점 저항을 2단계로 구분하여 접속 및 차단 시 중간단계의 접촉저항을 통하여 부하전류가 단계적으로 바뀔 수 있도록 함으로써 최종 차단 아크전류를 감소시키는 방법을 제안하고 실험을 통하여 성능을 분석하고 설계방법을 제시한다.
직류 100 kV 까지 고전압의 국가 측정표준을 확립하기 위하여 저항형 분압기의 비율을 정밀 측정하는 방법을 고안하였다. 일반적으로 저항형 분압기의 비율은 사용 전압에 따라 변하므로 저항과 전압비율을 동시에 측정하는 기술이 요구된다. 본 발표에서는 고안된 binary step-up 방법의 원리를 설명하고 실제 적용 시 예상되는 불확도를 계산하고자 한다.
전류 미러회로를 이용한 직류 전류 센서를 이용하면 간단하게 전류센서회로를 구성할 수 있다. 더우기 Shunt 저항에서 낮은 전압을 이용하므로 효율적인 전류감지회로를 구성할 수 있다. 그러나 트랜지스터의 에미터 베이스 전압을 이용하므로 비 직선성이 두드러진다. 이 회로의 전류센서, 온도특성등 여러 전기적 물리적 특성을 이해하고 이를 마이크로프로세서를 이용하여 그 특성을 상쇄하는 구성을 고려하여 보기로 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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