개념 한 쪽
전기공사기사 특성임피던스와 전파정수 — 파동임피던스와 4단자 정수
특성임피던스와 전파정수 세트는 특성임피던스가 선로 길이에 따라 변하는지, 파동임피던스에서 1km당 인덕턴스를 구하는 계산, 특성임피던스와 전파정수를 구하는 시험, ABCD 정수 사이의 관계로 C나 B를 구하는 문제, 무부하시 송전단 충전전류를 묻는다.
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뜻
특성임피던스는 선로 한 칸의 전기적 성질을 나타내는 값이다. 선로를 아무리 길게 늘려도 그 비율은 선로의 모양과 도체 특성으로 정해지므로 변하지 않는다. 가공선의 특성임피던스는 인덕턴스와 정전용량의 비율로 정해지며, Z0 = √(L/C)로 나타낸다.
파동임피던스가 500Ω인 가공 송전선에서 1km당 인덕턴스는 약 1.67 mH/km가 된다. 파동임피던스가 300Ω인 선로에서는 인덕턴스가 대략 1 mH/km 수준이 된다. 같은 임피던스라도 인덕턴스와 정전용량의 조합은 임피던스의 제곱 관계를 만족해야 한다.
특성임피던스와 전파정수는 선로를 열어놓았을 때와 단락시켰을 때의 전기적 응답을 측정하는 무부하시험과 단락시험으로 구할 수 있다.
4단자 정수 A·B·C·D 사이에는 AD−BC=1 관계가 성립한다. A=0.7, B=j190, D=0.9이면 이 식으로 C를 구할 수 있고, A=0.7, C=j1.95×10-3, D=0.9이면 B가 약 j190이 된다. A와 D가 모두 1이고 B=j190이면 AD는 1이므로 C는 0이 된다.
무부하일 때는 수전단 전류가 0이다. 송전단 전류는 C에 수전단 전압을 곱한 값이고, 수전단 전압은 송전단 상전압을 A로 나눈 값이다. 따라서 송전단 충전전류는 C/A에 송전단 상전압을 곱한 값이 된다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 특성임피던스의 성질 — 선로 길이와 관계없이 선로의 모양과 도체 특성으로 정해진다. ② 파동임피던스와 인덕턴스 — 500Ω인 가공선의 1km당 인덕턴스는 약 1.67 mH/km다. ③ 4단자 정수 — AD−BC=1을 이용해 C나 B를 구하고, A와 D가 1이면 C는 0이다.
자주 묻는 물음
- 특성임피던스는 선로가 길어지면 어떻게 되나요?
- 변하지 않습니다. 특성임피던스는 선로의 모양과 도체 특성으로 정해지는 값이라 선로를 아무리 길게 늘려도 같은 값을 유지합니다.
- 파동임피던스가 500Ω인 가공 송전선의 1km당 인덕턴스는?
- 약 1.67 mH/km입니다. 특성임피던스와 인덕턴스·정전용량의 관계를 이용해 구합니다.
- 무부하시 송전단 충전전류는 어떻게 구하나요?
- 수전단 전류가 0이므로 송전단 전류는 C에 수전단 전압을 곱한 값이 됩니다. 수전단 전압은 송전단 상전압을 A로 나눈 값이므로, 결국 C/A에 송전단 상전압을 곱해 구합니다.
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