평활 커패시터(Smoothing Capacitor)란?

정류 회로의 출력 등에 병렬로 넣어 전압의 리플을 작게 하고 직류에 가깝게 만드는 커패시터. 전압이 높을 때 충전되고, 낮을 때 부하로 전류를 공급한다. 상용 주파수의 정류 회로에서는 대용량 알루미늄 전해 커패시터가, 스위칭 전원의 출력에서는 세라믹 커패시터 등도 사용된다. 전파 정류의 경우 리플의 크기(피크 투 피크)는 대략 부하 전류 ÷ (2 × 전원 주파수 × 용량)으로 어림할 수 있다.

일본어 명칭: 平滑コンデンサ

평활 커패시터(Smoothing Capacitor)은(는) 파워 일렉트로닉스 회로 등 1개 분야의 연습 문제 4개에 나와요.

분야: 파워 일렉트로닉스 회로

도전해 보기: 평활 커패시터(Smoothing Capacitor) 관련 문제

실효값 100 V의 정현파 교류를 이상적인 다이오드 브리지로 전파 정류했다. 평활 커패시터가 없을 때 출력 전압의 평균값에 가장 가까운 것은?

  1. A약 90 V
  2. B100 V
  3. C약 141 V
정답과 해설 보기

정답: A. 약 90 V

정현파의 최댓값은 Vm = √2 × 100 ≈ 141 V입니다. 전파 정류한 파형의 평균값은 (2/π) × Vm = (2√2/π) × V ≈ 0.90 × 100 ≈ 90 V가 됩니다. 100 V는 전파 정류한 파형의 실효값으로, 입력의 실효값과 같은 값입니다. 반파 정류라면 음의 반주기가 빠지므로 평균값은 그 절반인 약 45 V입니다.

커패시터가 리플의 1주기 동안 부하 전류를 모두 공급한다고 보고 어림한다. 50 Hz의 교류를 전파 정류하고 10,000 µF의 평활 커패시터로 평활하여 일정한 2 A의 전류를 부하에 흘릴 때, 출력 전압의 리플(피크 투 피크)의 대략적인 값은?

  1. A약 1 V
  2. B약 2 V
  3. C약 4 V
정답과 해설 보기

정답: B. 약 2 V

전파 정류에서는 리플의 주기가 전원의 반주기인 1/(2 × 50 Hz) = 10 ms입니다. 그동안 커패시터가 2 A를 공급하면 방출하는 전하는 2 A × 10 ms = 20 mC이고, 전압 저하는 ΔV ≈ I/(2fC) = 20 mC ÷ 10,000 µF = 2 V입니다. 실제로는 피크보다 조금 앞에서 다음 충전이 시작되므로, 리플은 이 어림값보다 조금 작아집니다. 반파 정류에서는 리플의 주기가 20 ms가 되어, 같은 조건에서 약 4 V가 됩니다.

해설 속 평활 커패시터(Smoothing Capacitor)

평활 커패시터(Smoothing Capacitor)이(가) 나오는 문제 (4)

  1. 실효값 100 V의 정현파 교류를 이상적인 다이오드 브리지로 전파 정류했다. 평활 커패시터가 없을 때 출력 전압의 평균값에 가장 가까운 것은?
  2. 커패시터가 리플의 1주기 동안 부하 전류를 모두 공급한다고 보고 어림한다. 50 Hz의 교류를 전파 정류하고 10,000 µF의 평활 커패시터로 평활하여 일정한 2 A의 전류를 부하에 흘릴 때, 출력 전압의 리플(피크 투 피크)의 대략적인 값은?
  3. 3상 교류를 다이오드 6개의 브리지로 정류하는 3상 전파 정류 회로의 출력 특징으로 올바른 것은?
  4. 인버터로 구동하고 있는 유도 전동기를 주파수를 낮춰 급히 감속시켰을 때 일어날 수 있는 일과 그 대책의 조합으로 올바른 것은?

이 용어가 포함된 비교

관련 용어

정류 회로(Rectifier Circuit) 인버터(Inverter) 유도 전동기(Induction Motor) 강압 초퍼(벅 컨버터) 동기 정류(Synchronous Rectification) 변압기 사이리스터(Thyristor) 승강압 초퍼(벅-부스트 컨버터) 승압 초퍼(부스트 컨버터) 역기전력(Back EMF)

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