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공학 과학기술 계산194

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.
열저항(Thermal Resistance) 계산 열 저항은 열 전달에 저항하는 능력으로, 열 흐름을 차단하는 물질 또는 시스템의 능력이다. 재료 또는 시스템의 온도를 올리는 데 필요한 열 에너지의 양은 재료 또는 시스템의 열저항에 의해 결정된다. 전자 장치, 기계나 건물의 단열 등 열 전달 시스템을 설계하고 최적화하려면 열저항을 이해해야 한다. 물건의 형상, 물건과 주변과의 온도차, 재료의 치수(면적과 두께), 재료의 종류 등이 열저항에 영향을 미친다. 또한 재료의 열저항은 압력, 표면적, 다공성, 온도차, 재료 두께, 열전도도 같은 재료의 물성 등에 따라 영향을 받는다. 일반적으로 압력이 높고 표면적이 작으며 기공률이 높고 열전도도(금속의 열전도도 참조)가 낮으며 재료의 두께가 크면 열저항이 커진다. 아래 식으로 물체의 열 저항을 구할 수 있다. (.. 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.
운동량(momentum)과 충격량(impulse) 운동량은 질량과 속도의 곱으로 벡터량이다. 속도 V로 움직이는 질량 m인 물체의 운동량은 P = m * V 이다. 따라서 물체의 질량이 클수록, 속도가 클수록 운동량도 커진다. 무겁고 빠른 속도로 움직이는 물체는 가볍고 느린 속도로 움직이는 물체보다 더 큰 운동량을 갖는다. 운동량의 단위는 kg-m/s 또는 N-s 이다. (식 1) P = m * V P : 운동량, momentum (kg-m/s) m : mass (kg) V : 속도 (m/s) 뉴턴의 제2법칙에 따르면, 주어진 시간 동안 입자에 일정한 힘이 작용하면 힘(F)과 시간 간격(Δt)의 곱은 운동량의 변화(ΔP)와 같다. F = ma = m (V-Vo) / Δt = ΔP / Δt 이므로, ΔP 는 아래와 같다. (식 2) ΔP = F * Δt .. 2024. 1. 14.
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.
운동에너지(Kinetic Energy) 계산 특정 물체의 운동에너지는 운동과 질량으로 인해 생성되는 에너지이다. 아래 방정식은 테니스 공, 자동차, 행성과 같은 표준 물체의 운동에너지를 결정하는 데 사용된다 . 운동에너지는 스칼라 수량이다. 즉, 크기(수치)만 있고 방향은 없으며 항상 0이거나 양수이다. (식 1) Ek = 1/2mv2 (식 2) m = 2Ek / v2 (식 3) v = sqrt (2Ek / m) 여기서, Ek : kinetic energy, J = kg-m2/s2 m : mass, kg v : 속도, m/s 이다. 속도를 2배로 늘리면 운동에너지가 4배로 증가하며, 이는 운동에너지가 속도에 비선형적이라는 것을 의미한다. 완전 탄성 충돌에서는 충돌 전후에 시스템의 운동에너지는 일정하게 유지되나, 자동차 충돌과 같은 실제 상황에서는 .. 2024. 1. 10.
중력 위치에너지(Gravitational Potential Energy) 계산 중력 위치에너지(Gravitational Potential Energy)는 중력장에서의 위치로 인해 물체에 저장되는 에너지로, 물체가 서로를 향해 떨어질 때 방출되는(운동 에너지로 변환되는) 중력장과 관련된 위치에너지이다. 아래 중력 위치 에너지 방정식을 사용하는 실제 예는, 롤러코스터 꼭대기에서의 위치 에너지 계산, 엘리베이터를 목표 층까지 들어올리는 데 필요한 에너지 계산 등이 있다. (식 1) Ep = mgh (식 2) m = Ep / gh (식 3) h = Ep / mg 여기서, Ep : gravitational potential energy, J = kg-m2/s2 m : mass, kg g : 중력가속도, m/s2 h : height, m 이다. 힘은 질량과 가속도의 곱이며 단위는 kg-m/s.. 2024. 1. 9.
파동(wave), 주파수(frequency) 및 파장(wavelength) 계산 파동(wave)은 공간을 따라 한 지점에서 다른 곳으로 진동이 전파되는 현상이다. 주파수(frequency)는 단위 시간당 발생하는 파동 수를 나타내며 일반적으로 헤르츠(Hz)로 측정한다. 따라서 파동이 1초에 60번 반복되면 그 주파수는 60 Hz가 된다. 파장(wavelength)은 일반적으로 람다(λ)로 표시하며 정현파(사인파)의 동일한 두 지점 사이의 거리이다. 이는 매질 내 파동의 속도(V)를 주파수(f)로 나눈 값과 같다. 파동이 이동하는 매체에 따라 다르며, 단위는 미터 등과 같은 거리 단위를 갖는다. 파장, 주파수 및 파동 속도는 아래 식으로 나타낸다. (식 1) λ = V / f (식 2) V = λ f (식 3) f = V / λ 여기서, λ : 파장(wavelength), m V : .. 2024. 1. 8.
광속(luminous flux), 광도(light intensity) 및 조도(illuminance) 계산 광속(light flux, luminous flux, Lumen)은 광원이나 조명 장치에서 생성되는 가시광선의 세기를 측정한 것으로, 이는 방사선원에서 모든 방향으로 방출되는 빛의 양을 나타내므로 전체 광 출력을 의미한다. 루멘(lm) 단위로 측정되며, 광속은 감지된 빛의 세기에만 관련된다. 예를 들어 백열등과 형광등과 같이 같은 출력(watt)의 광원이라도 서로 다른 양의 빛을 생성하므로 전력량으로 빛의 세기를 측정하지 않고 광속으로 비교하여야 한다. 광도(light intensity, Candela)는 특정 방향으로 방출되는 빛의 방사를 나타내는 값이다. 동일한 광속을 갖는 램프는 빔 각도에 따라 완전히 다른 광도를 가질 수 있다. 따라서 광도는 빛이 얼마나 집중되어 있는지 또는 방출된 빛의 밀도가 .. 2024. 1. 7.
파동 강도(Wave Intensity) 계산 단위 시간당 단위 면적을 통과하는 에너지의 양은 파동의 강도이다. 즉, 강도는 단위 면적당 전력으로 정의된다. 파동이 통과하는 면적은 파동의 속도방향과 수직이며, 파동은 모든 방향으로 이동하므로 면적은 구의 표면적과 같고, 파동의 강도는 아래 식으로 나타낸다. (식 1) I = (energy/time) / area = power / area = P / (4πR2) 여기서, I : Intensity (W/m2) P : 전력, 파동의 근원에 의해 생성된 단위 시간당 에너지 (W = J/s) R : Radius (m) 이다. 진행파의 강도는 진폭의 제곱과 주파수의 제곱에 비례합니다. 즉, 주파수나 진폭이 2배가 되면 강도는 4배만큼 증가한다. 또한 , 파동 에너지의 흡수가 없다면, 파동원으로부터 거리가 증가하.. 2024. 1. 7.

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