직류(DC)와 교류(AC) / 직렬연결과 병렬연결 [전기 기초 / DAY #3]

* 이 글은 비전공자인 필자가 공부를 하기 위해 정리한 내용입니다. 내용이 틀리거나 부적합 내용이 있다면 댓글로 알려주세요.

 

1.1. 직류 (DC, Direct Current)

직류는 전류가 한 방향으로만 흐릅니다.

☞  시간이 지나도 전류의 크가와 방향이 변하지 아니한다.

 

1.2. 직류회로의 기본 구조 이해

대표적인 예 : 건전지, 자동차 배터리, 휴대전화 충전기 등

 

① 직렬연결 : 한 경로로만 흐름 :  관습적으로 전기는 (+)에서 (-)로 이동

☞ 따라서 직렬연결의 경우, 극성 연결이 매우 중요하다. 

 

 

★ 특징 :

전류(I)는 모두 동일

전압(V)은 나누어짐

저항(R)은 합산됨 

회로 구성이 단순하고 배선이 쉬움.

연결된 부품 중 하나라도 고장 나거나 끊어지면, 전체 회로의 전류가 차단되어 모든 부품이 작동하지 않음.

              

*헷갈리는 포인트 잡기

직류에서는 전류가 일정하다고 했는데 전구(저항)이 증가하면 왜 전류값이 작아지나요?

V=IR 입니다. 전구(저항)이 추가되어 저항값이 증가하면 전류가 감소합니다. 

이 감소된 전류가 각각의 전구(저항)에 동일하게 흐른다는 의미이므로

전류값이 변하는 것과 각각의 저항에 전류값이 동일하게 흐른다는 점은 다른 의미이므로 

구분해서 이해하는 것이 필요합니다.  ★

 

 

② 병렬연결 : 전기가 흐르는 길이 여러 갈래로 나뉘어 각각 독립적으로 연결되는 방식

 

 

★ 특징 :

전압(V)는 모두 동일

전압(I)은 나누어짐

전체 저항(R)은 감소

부품 하나가 고장 나거나 끊어져도, 다른 부품들은 독립적으로 정상 작동

 

- 가정용 전기 콘센트와 멀티탭에 연결된 모든 가전제품은 병렬로 연결~

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2.1. 교류 (AC, Alternating Current)

교류는 전류의 흐름 방향과 전압의 크기가 주기적으로 바뀝니다.

 

2.2. 교류회로의 전압과 주파수

 

① 전압 : 직류회로는 전압이 일정한 반면 교류회로의 경우, 전압이 정현파(사인파) 형태로 변동합니다. 

 

교류전압의 파형주기를 나타낸 그림

 

 

사실 우리가 사용하는 220V 교류는 사실 순간적으로 +311V까지 올라갔다가 -311V까지 내려가는 파형을 반복하는 전압입니다. 

 

220V는 RMS(실효값 : 매순간 변하는 교류 전압이 실제로 회로에 전달하는 실제 효력을 나타내는 값 =>전력(에너지)의 관점에서 직류와 동등한 가치를 갖는 값)입니다. 

 

1.414x220V  = 311V   

 

☞ +311V ~ -311V를 반복합니다.

 

 

② 주파수 : 전압의 변화 속도이자, 전류 방향이 바뀌는 속도 

 

한국에서는 60Hz를 사용하므로 -> 1초에 60번의 주기가 발생한다. -> 전압이 0을 기준으로 + 방향과 - 방향으로 120번 바뀜

 

유럽에서는 50Hz를 사용

 

 

(펌프에 응용) 주파수가 달라지면 모터 회전 수가 달라짐.

 

• N : rpm(분당 회전수)
• f : 전원 주파수
• P : 모터의 극수

 

4극 60Hz 모터의 분당 회전 수 = 120x60/4=1800rpm

4극 50hz 모터의 분당 회전 수 = 120x50/4=1500rpm 

 

☞ 유럽용 펌프를 한국에 가져와서 돌리면 회전 수가 달라집니다.