GROB's basic electronics 회로 이론-5.병렬회로(병렬 도전률,병렬회로 전력,병렬회로 트러블슈팅)

1. 병렬 도전율

도전율 G 은 1/R과 같기 때문에 R(EQ)=1/G(T)라는 등가에 의해서 아래 식으로 나타낼 수 있다 

R은 옴 G는 지멘스의 단위를 사용합니다.

 

2. 병렬회로의 총 전력

가지 저항에서 소비된 전력은 전압원에 의해서 공급되어야만 하기 때문에 총전력은  아래 그림처럼 각가지의 전력을 합한 값과 같다.  이러한 규칙은 병렬로 연결된 전류 전압 저항의 규칙을 적용하는 예로서 생각할 수 있다.

즉 총전력은 각가지에서 소비된 전력을 더하는 꼴로 식이 세워진다. 이는 결국 직렬회로와 같은 식이 된다

직렬이나 병렬연결은 전압이나 전류의 분포를 바꿀 수 있지만  전력은 공급된 에너지의 비이기 때문에 회로의 배치가 회로 내의 전체 에너지가 전원으로부터 온다는 사실을 변화시킬 수 없기 때문이다

 

3. 미지 값을 구하기 위한 병렬 회로의 해석

병렬 회로에서 생기는 많은 형태의 문제들에 대해서 아래의 사항을 기억하는 것은 유용하다.

• 한 가지에 걸려있는 전압을 아는 경우에 이전 압은 모든 가지에 걸린다. 가지 양단에 오직 하나의 전압만 이 존재할 수 있다.
• 만일 I(T)와 한 가지의 전류 I(1)을 알고 있다면 I(T)로부터 I(1)을 빼서 I(2)를 알 수 있다

 

아래 그림의 회로에서 V1의 전압과 R3의 저항값을 구해보자

저항값은 R1과 R2 만 전류값은 I(T)와 I(2)만 알고 있다  옴의 법칙 중 V=IR 통해 I(2)*R2=60*2=120V를 알 수 있고 이는 병렬회로 각가지에 걸린다. I(1)  옴의 법칙 I=V/R을 통해 120/30=4A이다. 이제 I(1)과 I(2)를 구했으니 KCL을 통하여 I(3)을 구할 수 있다 KCL I(T)=I(1)+I(2)+I(3)을 통하여 7=4+2+I(3)으로 유도되고 I(3)=1A이다 이를 통해 I(3)과 각가지에 흐르는 전압을 알고 있음으로 R(3)은 옴의 법칙 R=V/I= 120/1= 120Ω이다

 

답 V1=120V  R3=120Ω 

 

4. 병렬회로 트러블슈팅

병렬회로에서의 개방이나 단락의 영향은 직렬회로의 경우와 상당히 다르다. 

 

개방의 영향

회로에서 개방은  전류가 흐를 수 없는 무한이 큰 저항을 의미한다 그러나  병렬회로에 있어 주회로선의 개방과 병렬 가지에서 개방 사이에는 차이가 있다. 

 

주회로선이 개방된 회로는 모든 가지로 전류가 가는 것을 막는다 그러므로 모든 가지에서 전류는 0이 된다  그러나 오른쪽의 한 개의 가지가 개방된 경우는  각가지에 전압원이 연결되어 있기 때문에 다른 모든 가지에서의 전류는 정상적이다.  이 회로를 통해 병렬 배선 소자의 장점을 볼 수 있다 한소자의 개방은 오직 하나의 가지에만 영향을 준다 반면에 다른 가지들은 정상 전압과 전류를 가지게 된다

 

 

1. 개방된 가지의 전류는 0A로 떨어진다
2. 총 전류 I(T)는 개방된 가지가 정상일 때 흐르던 전류만큼 감소한다
3. 나머지 모든 가지에서의 전류는 동일하다 
4. 인가된 전압은 개방 여부와 관계없이 모든 가지에 그대로 인가된다

 

단락의 영향

단락 회로는 실제로 저항이 0이 된다 그러므로 단락의 효과는 단락 된 회로에 과도한 전류가 흐르게 한다.

 

단락 회로의 전류

실제로 전류량은 도선 자체의 저항에 의해 제한되지만  정격 부하 전류 이상으로 공급하는 동안 전원은 대부분 출력 전압을 유지할 수 없으며 전류의 양이 매우 커지기 때문에 도선은 탈만큼 뜨거워지고 전선 피복이 타기도 한다

 

단락 회로와 소자의 전류

단락 회로의 소자들은 손상되지 않는다 단락 회로가 전류를 다 가져가기에 실제 소자를 통해 어떠한 전류도 흐르지 않는다 단락 회로의 전압원과 회로로 복구가 될 때 소자들은 다시 동작할 수 있다.