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공학 과학기술 계산/전기 계산41

UPS 배터리 백업 시간(UPS Battery Backup Time) 계산 무정전 전원 공급 장치(UPS) 또는 인버터를 갖추는 것이 일상화한 현실에서 UPS나 인버터의 배터리 백업 시간은 구입시 중요한 선택요소이다. UPS의 백업 시간에 영향을 미치는 요소는 배터리 등급, 배터리 개수, 배터리 효율, UPS에 설치될 장치(기기)의 부하 등이다. 아래 식으로 UPS의 백업 시간을 계산한다. (식 1) UPS 백업 시간(시간) = [ 배터리 용량(Ah) × 배터리 전압(V) × 배터리 수 × 배터리 효율(%) ] / 부하(W) 위에서 UPS 배터리는 대부분의 경우 리튬 이온 배터리이며, 배터리 등급은 V와 Ah로 표시된다. UPS에 포함된 배터리 수는 2~10개 등으로 다양하게 구성되어 있으며, 배터리 수에 따라 UPS가 부하에 전력을 공급할 수 있는 시간이 결정된다. 리튬 배터.. 2024. 1. 30.
솔레노이드 전자기력(Solenoid Coil Electromagnetic Force) 계산 솔레노이드는 전류가 흐를 때 균일한 자기장을 생성하는 금속 코어를 따라 감겨진 와이어 코일로 구성된다. 솔레노이드는 전류에 의해 생성된 자기장에 의해 전자기력이 유도되어 선형의 기계적 힘으로 변환하는 장치이다. 일반적으로 솔레노이드는 밸브, 잠금 장치 및 전기 모터와 같은 응용 분야에 사용된다. 전류, 면적, 회전수, 길이 및 투자율을 아래 식에 입력하여 솔레노이드의 전자기력을 계산할 수 있다. (식 1) F = (N × I)2 μ0 A / ( 2g2 ) 여기서, F : 전자기력 (N) I : 코일을 통해 흐르는 전류 (A) N : 회전수 A : 자기장이 작용하는 금속의 면적 (m2) g : 솔레노이드와 금속판 사이의 간격 (m) µ0 : 자유 공간의 투자율 (약 4π × 10-7 T-m/A) 이다. 위.. 2024. 1. 28.
편평한 나선형 코일 인덕턴스(Flat Spiral Coil Inductance) 계산 전류에 대한 자속의 비율을 인덕턴스라고 한다. 아래 식으로 한 층에 감겨진 편평한 나선형 코일의 주어진 크기에 대한 인덕턴스를 계산할 수 있다. 사용된 와이어의 길이와 부피도 계산한다. (식 1) L = N2 * A2 / (30*A - 11*Di) (식 2) A= ( Di + N * (W+S) ) / 2 여기서, L = inductance of coil (µH) W = wire diameter (mm) S = coil spacing (mm) N = number of turns Di = inner diameter (mm) Do = outer diameter (mm), Do = Di + (2 * N * ( W + S)) Lw = 나선형 코일의 길이(코일을 만드는데 사용된 와이어의 전체 길이를 측정한 것), .. 2024. 1. 28.
나선형 코일 인덕턴스(Helical Coil Inductance) 계산 인덕턴스는 물질을 통해 흐르는 전류를 변화시키는 물질의 특성이다 . 헨리 단위 로 측정된다. 나선형 코일의 인덕턴스는 아래 식에 치수를 입력하여 구할 수 있다. 사용된 와이어의 길이와 부피도 계산한다. (식 1) L = R2 * N2​ / [9R​ + 10H​] 여기서, L = inductance of coil (µH) N = number of turns R = radius of coil (mm), 코일 중앙에서 와이어 중앙 길이, R = D/2 H = height of coil (mm), H = N * (S + Dw) Lw = 나선형 코일의 길이(코일을 만드는데 사용된 와이어의 전체 길이를 측정한 것), Lw​ = N * SQRT [(πD​)2+S2​] V = 코일의 부피, V = π * Dw2 * ​.. 2024. 1. 28.
병렬 저항(Parallel Resistance) 계산 저항은 표준 단위인 Ω 으로 측정하며, 1 Ω 은 1 V의 전위차가 가해질 때 1 A의 전류가 흐르는 도체의 저항이다. 저항은 전하 흐름을 방해하는 전기 재료이며, 저항값이 낮을수록 재료의 전도성이 더 강하고, 값이 높을수록 재료의 절연성이 강하다는 의미이다. 저항을 직렬로 연결하면 동일한 전류가 흐르므로 전체 저항은 합산하면 된다. 병렬 회로는 모든 저항 끝단의 전위차(전압)가 동일하다. 그러나 개별 저항을 통해 흐르는 전류는 다르며 저항에 따라 달라진다. 이러한 종류의 회로에 대한 등가 저항은 아래 공식으로 구한다. 즉, 병렬로 연결된 저항 그룹의 등가 저항 R은 개별 저항의 역수 합의 역수이다. (식 1) 1/ R = 1/ R1 ​+ 1/ R2​ + … + 1/ Rn ​ 여기서, R : 등가 병렬 .. 2024. 1. 24.
휘스톤 브리지 (Wheatstone bridge) 회로 및 출력 전압 계산 휘스톤 브리지(Wheatstone bridge)는 저항을 측정하는 데 사용되는 전기 브리지 회로이다. 휘스톤 브리지는 작은 저항을 측정하는 데 자주 사용되므로 저항 온도계 및 스트레인 게이지와 같은 센서 응용 분야에 유용하다. 휘스톤 브리지 회로는 상호 연결된 4개의 저항기 Ra, Rb, Rc 및 Rx 로 구성된다 . 두 저항 Rb / Ra 의 비율이 두 Rx / Rc 의 비율과 같으면 브리지 Vo 양단의 전압은 0이 된다. 이 계산기는 Rx 저항이 주어지면 위 그림에서 Vo를 계산하거나 Vo이 주어지면 Rx 저항을 계산할 수 있다. (식 1) Rx = (Rb * Rc) / Ra (식 2) Vo = Vin * [Rx/(Rx+Rc) – Rb/(Rb+Ra)] (식 3) Rx = [RbRc+Rc⋅(Ra+Rb).. 2024. 1. 21.
RMS 전압(RMS Voltage)과 Peak 전압 변환 DC 전압의 극성과 DC 전류의 방향은 항상 동일하므로 일정한 값으로 표현 가능하다. 반면, AC 전압은 방향과 값이 정기적으로 바뀌며 정현파(사인파)로 표현된다. 전압의 진폭이 시간에 따라 지속적으로 변하기 때문에 크기를 표현하는 것이 불가능하다. 그러므로, AC 사인파는 RMS 값, 평균값, 순간값, 피크 값, 피크 대 피크 값 등으로 나타낸다. AC의 RMS(Root Mean Square)값(실효값 또는 가상값)은 특정 시간 동안 회로나 저항을 통해 흐를 때의 DC값이며 동일한 양을 생성한다. 즉, AC의 RMS 값은 DC와 비교할 때 AC 및 DC 전류가 특정 시간 동안 동일한 회로를 통해 흐를 때 동일한 양의 열을 생성한다. AC 사인파를 정류기를 통해 DC로 변환된 값을 해당 AC 사인파의 평.. 2024. 1. 21.
정류회로 (Rectifier Circuit) 와 DC 전압 계산 교류(AC)는 직류(DC)와 달리 크기와 방향이 주기적으로 변하는 전류이다. 직류(DC)의 방향은 항상 일정하다. 직류(DC)는 배터리를 충전하는 데 사용되며 거의 모든 전자 시스템에서 전원 공급 장치로 사용된다. 우리가 사용하는 많은 전자기기들은 직류 전원을 필요로 하며, 정류기를 사용하여 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 사용한다. AC 전원에서 DC 전원을 얻는 과정을 정류(Rectification)라고 하며, 그 회로를 정류회로(Rectifier Circuit)라고 한다. 정류에는 전파(full-wave)정류와 반파(half-wave)정류가 있으며, 전파 정류기(full-wave rectifier)는 AC 파형의 양쪽 절반을 정류하여 AC를 DC로 변환하는 전자 회로로, 반파 정류기(half-.. 2024. 1. 19.
역률(Power Factor)과 kW를 kVA 로 변환 kW는 전기 회로에서 실제 작업을 수행하는 전력량이며, kVA는 피상 전력을 의미하며 실제 전력과 무효 전력을 모두 포함하는 총 전력을 나타낸다. kVA는 아래 식과 같이 실제 전력 kW를 역률 PF 로 나눈 값과 같다. (식 1) kVA = kW / PF 발전기와 같이 유도 특성을 갖는 전기 시스템에서 실제 전력과 피상 전력이 동일하지 않은 경우가 많으며, 실제 전력은 항상 피상 전력과 같거나 작다. 피상 전력은 시스템에 전달되어야 하는 전압과 전류의 크기로 계산하며, 일반적으로 변압기, 발전기 및 전기계통장비는 피상 전력을 표기한다. 위 식에서 피상 전력에 대한 실제 전력의 비율을 역률(PF)이라고 하며, AC 회로에서 역률은 0에서 1 사이의 값을 가진다. 모든 전력이 실제 전력이 없는 무효 전력(.. 2024. 1. 18.
전기 에너지(Electrical Energy) 및 전력(Power) 계산 하전 입자의 운동에너지와 위치에너지로부터 파생되는 에너지를 전기적 위치에너지라고 하며, 전기적 위치에너지를 변환한 에너지를 전기 에너지라 한다. 즉, 전기 에너지는 한 지점에서 다른 지점으로 전자가 이동할 때 생성되는 에너지로 정의할 수 있다. 전기 에너지의 단위는 J = W-s 이다. 전력은 전기 에너지가 일을 할 수 있는 능력을 말하며, 단위 시간당 수행되는 전기 작업의 양으로 정의한다. 전력의 SI 단위는 W 또는 J/s로 표시한다. 전기제품에 의해 전달되는 전기 에너지 계산을 위해 아래의 식을 이용한다. (식 1) E = P * t (식 2) t = E / P 여기서, E : 전기 에너지 (J) P : 전력 (W), P = V * I t : 에너지 시간 (sec) 이다. 전기 에너지는 열 에너지,.. 2024. 1. 16.
정전용량(Capacitance)과 kVAR 로부터 Farad 변환 정전용량(Capacitance)은 유전 물질(유전체)이 전하를 축적할 수 있는 능력으로 C로 표시하며, 단위는 F (Farad, 패럿)이다. 1 Farad는 전위를 1 V 상승시키는데 1 C (쿨롱)의 전하가 필요한 두 도체간의 정전용량이다. (식 1) C (Farad) = Q / V 정전 용량 C (F)인 캐패시터(Capacitor)에 주파수 f (Hz)의 전압을 인가했을 때 발생하는 용량 리액턴스 Xc (Ω)는 다음 식으로 계산할 수 있다. (식 2) Xc = V/I = 1 / (2π*f*C) 이 때, 무효 전력 Q (VAR)는 전압(V)의 제곱을 리액턴스 Xc로 나눈 값과 같으며, (식 1)과 (식 2)로부터 아래와 같다. (식 3) Q (VAR) = VI = V2 / Xc = V2 / (1 / (.. 2024. 1. 14.
계측 신호(4-20 mA 전류)에서 공정변수값 변환(공정변수에서 4-20 mA 전류 변환) 아래 계산기는 계측 신호의 LRV, URV, 입력신호를 통해 출력신호의 mA, 백분율 값을 구하는 데 사용한다. 우선, 주어진 신호 비율(0~100%)에 대한 공정변수를 계산한다. (식 1) 공정변수, PV = Span * X /100+ LRV 여기서, Span = URV – LRV URV : Upper Range Value(상한값) LRV : Lower Range Value(하한값) X : 계측 신호의 백분율 % 위의 식을 (4-20mA) 에 적용하면, 아래와 같다. (식 2) (4-20mA) 신호 = (20-4) * X / 100+ 4 = (X + 25) / 6.25 (식 3) X = (4-20mA) * 6.25 - 25 HTML 삽입 미리보기할 수 없는 소스 예를 들어 유량 게이지의 계측 범위가 0.. 2024. 1. 14.

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