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전 기 법 규 용 약 (전기설비 기술기준령, 전선로)
1. 특별한 이유에 의하여 상공자원부장관의 인가를 받아 전로의 절연을 하지않아도되는 전압의 한도는? 답. 100,000(V)
2. 대지전압과 절연저항의 최저값은?
답. *150(V)이하:0.1(㏁)이상. *150(V)이상 400(V)이하:0.2(㏁).
*400(V)이상:0.4(㏁)이상
참고 : 절연저항의 하한값=저압의 공칭 전압/1(㎃)
3. 저압 전선로에서 전선과 대지간의 누설전류가 최대공급전류의 얼마를 넘지 않아야 하는가? 답. 1/2,000
4. 6.600/100(V), 15(KVA)의 변압기에서공급하는 저압전선로의 허용누설전류의 최대값과 절연저항의 최대값을 계산하여라.
답. 75(㎃), 1,333(Ω)
5. 절연내력시험전압 (10분간)
전로의 종류(최대사용전압) 접지 유. 무. 최저 시험 전압
7(kV) 이하 최대사용전압*1.5배(최저 10,500(V))
7(kV) 초과 다중접지 〃 *0.92배
7(kV) 초과 비접지 〃 *1.25배(최저 10,500(V))
60(kV) 초과 중심점접지 〃 *1.1배(최저 75,000(V))
60(kV) 초과 170(kV)이하 직접접지 〃 *0.72배
170(kV) 초과 중심점접지 〃 *0.64배
*. 고압 및 특별 고압의 전로 : 전로와 대지 사이
*. 회전기 : 권선과 대지사이 *. 변압기 : 권선과 다른권선, 철심 및 외함간
6. 3상4선식 22.9(kV) 중성선 다중접지식 가공전선로의 전로와 대지간의 절연내력 시험전압은?
답. 22.9 * 0.92 = 21.068(V)
7. 중심점 접지식 66(kV) 송전선로가 계속 10분간 견디어야 하는 절연내력 시험전압은?
답. 66 * 1.1 = 72.6(kV) 이지만 최ㅈ시험 전압이 75(kV)이므로 답은 75(kV)이다.
8. 특별한 이유에 의하여 상공자원부장관의 허가를 받아 전로의 절연내력 시험을 하지 않아도 되는 전압의 한도는? 답. 170 (kV)미만
9. 최대사용전압이 345(kV)인 중성점 직접접지식 전로와 대지간의 시험전압은? 답. 345 * 0.64 = 220.8 (kV)
10. 3,300(V) 전동기의 절연내력시험전압은?
답. 3,300 * 1.5 = 4,950(V)
11. 최대사용전압이 7,000(V)를 넘는 회전기의 절연내력시험전압은?
답. 7,000 * 1.25 = 8,750이나 최저시험전압이 10,500(V)임.
12. 수은정류기에서 직류측의 최대사용전압의 2배의 교류전압일 때 절연내력시험 방법은?
답. 주양극과 외함간
13. 수은정류기 이외의 정류기에 있어서 절연내력시험 전압은 직류측의 최대사용전압과 같은 몇배의 교류접압을 어디사이에 가하는가?
답. 1배를 충전부분과 외함간
14. 200(V)저압 전동기의 절연내력 시험전압의 최소값은?
답. 500(V)
15. 440(V) 전동기의 절연내력 시험전압은?
답. 440 * 1.5 = 660(V)
16. 어떤 변압기의 1차 전압탭이 6,900. 6,600. 6,300. 6,000. 5,700.(V)호 되어 있다. 절연내력 시험전압은?
답. 6,900 * 1.5 = 10,350(V)
17. 22(kV)변압기 권선의 절연내력 시험전압은?
답. 22 * 1.25 = 27.5(kV)
18. 수은정류기의 절연내력시험은 주양극과 외함간은 직류측 최대사용전압의 몇배이며 음국과 대지간은 지류측 최대사용전압의 몇배로 규정되어 있는가?
답. 2배의 교류전압, 1배의 교류전압
19. 1차 3,000(V), 2차 200(V)의 비접지식 변압기의 내압시험전압은 얼마의 전압에서 10분간 견디어야 하는가?
답. 1차측 4,500(V), 2차측 500(V)
20. 중성점 접지된전로의 66(kV) 변압기의 절연내력 시험전압은?
답. 66 * 1.1 = 72..6이나 최저시험전압이 75(kV)이므로 75(kV)임
21. 3,300(V)용 S C(static condenser)의 내압시험전압과 시간은?
답. 3,300 * 1.5 = 4.950(V) , 10분
22. 6,600(V)용 중성점 다중접지식 중성선을 갖는 IVR(induction voltage regulator)의 내압시험 전압은?
답. 6,600 * 0.92 = 6,072(V) *. 중성점 비접지식일 경우 6,600*1.25=8,250(V)
23. 최대사용전압이 154(kV)중성점 접지식인 변압기의 절연내력 시험전압은?
답. 154 * 0.72 = 110.88(kV) *. 170(kV) 초과는 0.64배
24. 15(KVA)주상변압기의 1차측1선 지락전류가 5(A)로 나타나면 제2종 접짖항값은? 답. 30(Ω)
25. 7.5(KVA) 1선지락전류 6(A)의 정격부하의 주상변압기 2차측 접지공사의 최대한도는 몇(Ω)인가? 답. 25(Ω)
26. Tr의 고압측 전로와 저압측 전로와의 혼촉이 발생할 때 저압선로의 대지전압이 150(V)를 넘는 경우에 2초 이내 자동적으로 고압전로를 차단하는 장치를 설치하면 대지 전위의 상승한도는 몇 (V)인가?
답. 300(V). 1초 이내 : 600(V). 제2종 접지공사:150/변압기 고압측 1선 지락 전류(A)
27. 접지공사의 종류와 저항값과 전선의 최소굵기는?
답. 제1종 접지공사 : 10(Ω)이하. 1.6(㎜)이상.
제2종 접지공사 : 150/1선지락전류(Ω)이하.
특고에서 저압변성:4(㎜)이상.
고압.22.9(kV)에서저압:2.6(㎜)이상
제3종 접지공사 : 100(Ω)이하. 1.6(㎜)이상
특별 제3종 접지공사 : 10(Ω)이하. 1.6(㎜)이상
28. 기계, 기구의 구분에 따른 접지공사 적용
답. 400(V) 이하의 저압용 : 제3종 접지공사
400(V)를 넘는 저압용 : 특별제3종 접지공사
고압 또는 특별 고압용 : 제1종 접지공사
29. 제3종 클로로프렌 캡타이어 케이블의 일심 또는 다심 켄타이어 케이블의 차폐선을 이용한 제1종 접지공사의 접지선의 굵기는? 답. 8 (㎟)
30. 다심형코오드의 일심을 사용하는 특별 제3종 접지공사의 단면적은 얼마인가? 답. 0.75 (㎟)
31. 제22종 접지선에 사람이 닿을 우려가 있으므로 접지선을 합성수지관 또는 절연 모올드등으로 보호하는데 그부분은 어떻게 규정하나? (제1종 및 제2종 접지선)
답. 지하75(㎝)로부터 지표상2.0(m)까지
32. 제1종 및 제2종 접지공사에서 사용되는접지선을 사람이 넣을 우려가 있는 장소에 철주등에 따라 시설하는 경우 접지극은 그 금속체로부터 지중에서 몇(㎝)이상 이격시켜야 하는가? 답. 100(㎝)
33. 접지선으로 사용가능한 전선은?
답. 절연전선(O.W제외), 캡타이어 케이블(통신용 제외), 케이블
34. 접지공사의 접지극으로 사용되는 수도관의 접지저항의 최소값은 몇 (Ω)인가? 답. 3(Ω)
35. 금속제 수도관 또는 철골등 기타의 금속체를 접지극으로 사용하는 제1종 또는 제2종 접지공사의 접지선 시설공사는 어느공사에 준하여 시설하는가?
답. 케이블
36. 수용장소 인입구에 있어서 저압전로의 중성선에 시설하는 접지선의 굵기는 몇 (㎜)인가? 답. 2.6 (㎜)
37. 가공 공동지선에 등복강선을 사용하는 경우 최소굵기(㎜)는?
답. 3.5 (㎜), 경동선:4.0 (㎜)
38. 가공 공동지선에 의한 접지공사에서 각 변압기의 양측에 있도록 시설하여야 하는 지역의 직경은(m)? 답. 400 (m)
39. 비접지식 고압가공 전선로의 가공 공동지선의 시설에 있어서 1지역의 반경은(m)인가? 답. 1,000 (m)
40. 가공 공동지선 1개소의 접지저항의 최대값은(Ω)? 답. 300(Ω)
41. Tr로서 특고압과 결함되는 고압전로의 혼촉보호장치는?
답. 사용전압의 3배의 전압에서 방전하는 장치
42. 345(kV)에서 6,600(V)로 변성하는 Tr의 고압측단자에 시설하는 방전기의 최대방전 전압은 몇(V)인가? 답. 19,000(V)
43. 특별고압과 고압을 결합할 때 방전켑의 접지공사는?
답. 제1종 접지공사
44. 고압용 변류기의 2차측 접지공사는?
답. 제3종 접지공사
45. 특고용 계기용변성기의 2착측 접지공사의 접지저항처의 최대값은(Ω)인가? 답. 10(Ω) *. 제1종접지공사
46. 전로의 중성점 접지의 목적은?
답. 보호장치의 확실한 동작의 확보, 이상전압의 억제, 대지전압의 상승 억제, 감전 방지
47. 저압전로의 중성점에 접지서능로시설하는 연동선의 지름은(㎜)?
답. 2.6 (㎜)
48. Tr의 안정권선을 이상전압으로부터 보호하기 위하여 시공하는 접지공사의 종류는? 답. 제1종 접지공사
49. 특고용Tr의 시설에서 특별한 이유에 의하여 상공자원부 장관의 인가를 받아 시설할 수 있는 Tr의 사용전압은 몇(V)인가?
답. 170,000(V)
50. P/P, S/S 이외에 시설하는 특고용 배전Tr를 시가지외에서 옥외에 시설할 수 있는 전압(V)과 총출력(KVA)은?
답. 35,000(V)이하 1,000(KVA)이하
51. 특고를 직접저압으로 변성하는 Tr의 시설은?
답. 전기로등 전류가큰 전기를 소비하기 의한T, P/P, S/S, 개폐소 또는 이에 준하는 곳의 소내용 Tr, -사용전압 35,000(V)이하의 Tr로서 그 특고측 권선과 저압측권선이 혼촉할 경우 Tr을 전로와 자동적으로 차단하기 위한 장치를 설치할 것.
52. 특고전로에 접속하는 전력선반송용 결합콘덴서를 시가지에서 옥외에 시설하는 경우 최저높이(m)는?
답. 5(m)
53. 사용전압 35,000(V)를 넘고 160,000(V)이하일 때 울타리에서 충전부까지의 거리의 합계또는 지표상의 높이(m)는? 답. 6(m)
54. 사용전압 350(kV)의 Tr의 울타리에서 충전부까지의 거리의 합계는?
답. 8.28(m) *.6*(350-160) 0.12=8.28(m)
55. 고주파 이용설비에 누설하는 고주파 전류의 허용값(㏈)은?
답. -30(㏈)
56. 400(V)이하의 저압 I.M을 건조한 장소에 시설하는 경우 접지는?
답. 제3종접지공사
57. 440(V)전로에 시설하는 기계기구의 철대 또는 외함의 접지공사의 종류는?
답. 특별 제3종 접지공사 (최고전압은 600(V))
58. 6,600(V)3상 교류 전동기의 철대의 접지공사의 종류는?
답. 제1종 접지공사
59. 전로에 시설하는 기계기구에 사용하는 절연유의 종류는?
답. -경스핀들 유 -중스핀들 유 -실리콘 유
60. 고압용 또는 특별고압용의 개폐기, 차단기, 피뢰기 기타 이와유사한 기구는 독재의 벽 또는 천장 기타 가연성 물질로부터 고압용은 몇(m)이상, 특고용은 몇(m)이상 각각 이격해야하나?
답. 고압:1(m), 특고압:2(m)
61. 고압 가공전선로에 접속하는Tr을 시가지에서 전주위에 설치할 때 지표상높이(m)는?
답. 4.5(m) *.시가지외:4.0(m)
62. 고압 가공전선로에 접속하는 배전용Tr을 시가지에서 주상에 설치할 경우 충전부분의 거리합계는(m)인가?
답. 5(m)
63. 고압 지중선로에 접속하는 배전Tr을 시설하는 금속제Tr답의 접지공사의 종류는? 답. 제3종 접지공사
64. 고압 개폐기는 중력또는 인위적인 오조작을 방지하기 위하여 쓰여지는 바람직한 장치는?
답. 쇄정장치, 터블렛, 전화기, 개폐유무상태표시
65. 5(A)의 비포장 Fuse를 사용할 때 용단되지않는 최대전류(A)는?
답. 5*1.1배=5.5(A)
66. 과전류 차단기로서 저압전로에 사용하는 100(A)의 Fuse를 수평으로 붙여서 시험할 경우 1.6배의 전류를 통하는 경우와 2배의 전류를 통하는 경우는 각각 몇(분)안에 용단되어야 하나?
답. 1.6배=120분, 2배=6분
67. 100(A)를 넘고 200(A)이하의 전류에 과전류 차단용 Fuse는 정격전류의 1.6배 및 2배의 전류를 통한 경우 몇(분)안에 각각 용단되어야 하나?
답. 1.6배=120분, 2배=8분
68. 저압 전로에 시설하는 정격전류 30(A)의 Fuse에 60(A)의 전류를 통하였을 때 용단시간(분)의 최대값은? 답. 2분
69. 과전류차단기로 저압전로에 사용하는 MCB는 정격전류가 50(A)를 넣고 100(A)이하일 때 정격전류의 1.25배 및 2배의 전류를 통한 경우 몇(분)안에 자동적으로 동작하는가?
답. 1.25배=120분 2배=6분
70. 380(V). 30(A) 밴전용 차단기(MCB)는 정격전류의 몇배의 전류까지는 자동적으로 동작하지않고 정격전류의 몇배의 전류에서는 60분안에 자동적으로 동작하여야 하나? 답. 1배, 1.25배
71. 고압전로에 사용하는 비포장 Fuse는 정격전류의 몇배의 전루에 견디고 몇배의 전루에서 2분안에 용단되어야 하는가?
답. 1.25배의 전루에 견디어야 함
72. 수전용 변전설비의 1차측에 설치하는 차단기의 용량은 무엇으로 결정하나? 답. 최대 부하용량
73. 특고압의 전로중에 있어서 기계기구에 전선을 보호하기 위하여 시설하는 기기는? 답. 과전류 차단기
74. 과저류 차단기를 설치하면 안되는 곳은?
답. -접지공사의 접지선, -제2종 접지공사를 한 저압 가공전로의 접지측 전선, -다선식 전로의 중성선
75. 금속제 외함을 가지는 저압 기계기구로서 사람이 쉽게 접촉할 우려가 있는 장소에 지락 차단 장치를 설치하여야 한다. 단, 사용전압이 몇(V)초과 일 때 설치하는가? 답. 60(V)
76. 지락차단장치가 필요한곳은?
답. -P/P, S/S 또는 이에 준하는 공급을 받는 수전점
-다른전기 사업자로부터 공급을 받는 수전점
-배전용Tr의 시설장소
77. 고압 또는 특고압 전로중 P/P, S/S의 가공전선 인입구 및 인출구에 설치할 시설은? 답. 피뢰기(L.A)
78. 고압가공전선로로부터 수전하는 수용가는 수전용량 얼마 이상인 경우 인입구에 피뢰기를 설치하도록 규정되고 있나? 답. 500(Kw)
***. 피뢰기를 꼭 설치하여야 할곳.
가) 발 변전소 또는 이에 준하는 장소의 가공전선 인입구 및 인출구
나) 특별고압옥외배선용 변압기의 고압측 및 특고측
다) 고압가공전선로로부터 공급받는 수전전력의 용량 500(㎾) 이상의 수용장소의인입구
라) 특별고압가공전선로로부터 공급받는 수용장소의 인입구
79. 고압전로의 방출보호통의 접지공사는?
답. 제1종 접지공사, 피뢰기:제1종 접지공사
80. 특고압 S/S를 옥외에 시설한 울타리, 담 등의 출입구는 ( )라고 표시한다.
답. 출입금지
81. P/P, S/S의 울타리, 담 등과 사용전압이 35,000(V)의 충전부분과의 거리의 합의 최소값(m)은? 답. 5(m)
82. P/P, S/S의 울타리, 담 등과 사용전압이 35(㎸)를 넘고 160(㎸)이하일 경우 충전부분까지의 거리는?
답. 6(m)
83. 사용전압 160(Kv)를 넘을 경우 울타리, 담 등의 높이는?
답. 6*넘는전압 1만(V)또는 그단수마다 0.12(m)를 더한 값
84. 발, 변저소 또는 이에 준하는곳의 특별고압전로에는 그의 보기 쉬운곳에 표시하여야 하는 것은?
답. 상별
85. 전기설비 기술 기준령에 상별 표시해야 하는 의무사항은?
답. P/P, S/S의 특고압 전로, 개폐소의 특고압 전로, 수전설비의 특고압 전로
86. 수력 발전소의 수차의 유압장치의 유압이 현저히 저하된 경우 보호장치를 시설하도록 정하여진 발전기 용량의 최저치는 몇(KVA)인가? (자동 차단장치)
답. 500(KVA)
87. 수차 발전기의 트리스트 축수 온도가 현저히 상승한 경우 보호장치를 시설하도록 정하여진 발전기용량의 최저치는 몇(KVA)인가? (자동차단장치)
답. 2,000(KVA)
88. 발전기 내부에 고장이 생겼을 때 수차 발전기를 자동차단장치를 하여야 하는 발전기 용량의 최저치(KVA)는?
답. 10,000(KVA)
89. 특고압용 Tr로서 내부고장이 발생하였을 경우 경보만 하여도 좋은 것은 어느범위의 용량인가(KVA)?
답. 5,000(KVA)이상과 10,000(KVA)이하
90. 송유 풍냉식 특고용Tr에는 어떤 경우에 경보장치를 시설하는가?
답. 유압펌프 또는 송풍기가 정지하거나 Tr의 온도가 현저히 상승할 경우
91. 전력용 콘덴서(SC) 또는 분로 리액더의고장이 생기거나 과전루가 흐르는 경우 자동차단장치가 필요한 뱅크 용량은 몇(KVA)인가?
답. 500(KVA)이상, 500-15,000(KVA):내부고장 또는 과전류, 15,000이상:내부고장, 과전류, 과전압
92. 조상기의 내부고장이 발생할 경우 전로로부터 자동적으로 차단하는 장치를 필요로하는 조상기의 용량(KVA)은? 답. 15,000(KVA)
93. 발전기, 변압기, 조상기, 모선 도는이를 지지하는애자는 단락 전류에 의하여 생기는 어떠한 충격에 견디어야 하나?
답. 기계적 충격 ***수차에 접속하는 발전기:속도에 견디어야 됨
94. 전기설비 기술기준령에 의해 P/P, S/S에 시설하지 않아도 되는 계측장치는? 답. 변압기의 역율.
시설해야 되는 계측장치는:변압기의 전압, 전류, 발전기의 고정자 온도, 변압기의 유온
95. 특고용Tr에 있어서 꼭 필요한 장치는?
답. 유온, 주요번압기의 전압 및 전류 또는 전력
96. 동기 발전기를 시설하는 경우에 시설하는 장치는?
답. 동기 검정장치
97. 동기 조상기를 시설하는 경우에 설비기술 기준령에 규정한 계측장치는?
답. -동기 검정기. -전압계, 전류계,전력계. -고정자 온도계
98. 소소냉각식 발전소 내의 수소의순도가 저하하였을 경우 경보를 발하는 최고의 순도는 몇(%)인가?
답. 85(%) ***순도 5 70(%):폭발가능
99. 발, 변전소의 개폐기 조작용 압축공기장치의 수압시험은 최고사용압력의 몇배인가?
답. 수압:1.5배 10분 ***기압:1.25배 10분
100. 압축공기장치의 주공기 탱크는 사용압력의 몇 배의 최고 눈금이 있는 압력계를 설치하여야하나?
답. 1.5배이상 3배이하
101. 발, 변전소의 개폐기 및 차단기에 사용하는 압축공기탱크는 공기의 보급없이 개폐기의 투입 및 차단을 계속 몇회 이상 할 수 있는 용량이어야 하나? 답. 1회
102. 발, 변전소 및 개폐소 또는 이에 준하는 gas 절연기기는 몇 ㎏/㎠를 넘는 절연 gas의 압력을 받는 부분으로서 외기에 접하는 부분을 최고사용전압의 1.5배의 수압을 계속하여 10분간 가한다.
답. 1(㎏/㎠)
103. 고압용 또는 특고압용 배전바느이 기구또는 전선을 시설하는 경우 취급자의 위험방지와 관계깊은 것은?
답. 방호장치, 통로이격, 절연전선, 조명장치등
104. 발, 변전소 운전에 필요한 지식 및 기능이 있는 기술원이 상시 감시아여야 하며 절대로 무인 발전소로서 시설하여서는 안되는 것은?
답. 기력 발전소(화력)
105. 전선로의 종류는?
답. 가공, 옥측, 옥상, 지중, 터널내, 수상, 수저(7가지)
107. 장력이 가하여지고 있는 가공전선의 분기는?
답. 전선의 지지점
108. 가공전선로 지지물의 사용하는 발판, 못 등을 지표상 몇(m)미만에 시설제한을 하나? 답. 1.8(m)
***예외사항. -발판못을 내부에 넣을 수 있는 구조를 가진 지지물을 시설하는 경우.
- 지지물에 승탑 및 승주 방지 장치를 시설하는 경우.
-지지물 주위에 취급자 이외의 자가출입할 수 없도록 울타리, 담 등을 시설하는 경우
-지지물이 산간등에 있으며 사라이 쉽게 접근할 우려가 없는 곳에 시설하는 경우
109. 가공 전선로의 지지물의 종류는?
답. 목주, 철주, 철근콘크리이트주, 철탑
110. 목주 및 원형철근 콘코리이트주의 수직투영면적1(㎡)에 대한 갑종 풍압 하중은 몇(㎏)인가? 답. 60(㎏)
111. 특고압 가공전선로에 애자장치의 수직투영면적1(㎡)에 대한 갑종 풍압하중은 몇(㎏)인가? 답. 106(㎏)
112. 갑종 풍압 하중에서의 다도체이외의 전선 기타의 가섭선의 풍압은?
답. 76(㎏/㎡)
113. 철주가 강관에의하여 구성되는 4각형의 지지물로되어 있을 때 수직투영면적에 대한 갑종 풍압하중(㎏/㎡)은?
답. 114(㎏/㎡) ***삼각형 또는 능형 : 144(㎏/㎡) ***원형 : 60(㎏/㎡)
***기타의 것으로 복재가 전후면에 겹치는 경우 : 166(㎏/㎡)
겹치지 않은 경우: 182(㎏/㎡)
114. 강판으로 만들어진 철탑의 갑종 풍압 하중은 몇(㎏/㎡)인가?
답. 128(㎏/㎡)
115. 을종 풍압 하중에 있어서 전선 기타 가섭선의 빙설 두께는 몇(㎜)인가?
답. 6(㎜) 비중:0.9
116. 빙설이 많은지방 이외의 지방에서의 고온계와 저온계의 풍압하중은?
답. 고온계 : 갑종(여름-가을) 저온계 : 을종
117. 가공전선로의 지지물의 기준장로로 계산할 때 안전율은?
답. (2)
118. 가공전선로의 지지물 A종 CP주의 전장과 설계하중?
답. 전장 16(m)이하, 설계하중 700(㎏)이하
119. 가공전선로에 지지물로서 사용되는 철탑의 기준강도 안전률의 최저값은? 답. 1,33
120. 가공전선로의 지선은? 답. 지름2.6(㎜)이상으로 3조이상 꼬아서
121. 지선의 큰가는 지선의 어느것에 충분히 견디어야 하나? 답. 인장하중
122. 지선이 도로를 횡당하는 경우 지표상 높이? 답. 5.0(m)
123. 지선의 교토엥 지장을 줄 우려가 없는 장소에 지선의 지표상 최소 높이? 답. 4.5(m)
124. 지선 보도를 통과할 경우 지표상 초소 높이(m)? 답. 2.5(m)
125. 지선의 최저 허용 인장하중 몇 (㎏)인가? 답. 440(㎏)
전기응용 이론
제1장 조명공학
**백열전구 구조 및 재료
** 필라멘트 재료의 조건
① 용해점이 높을 것(초고온도 : 탄소  )
② 고유저항이 클 것
③ 높은 온도에서 증발이 적을 것
④ 선팽창 계수가 적을 것
** 2중 필라멘트 : 효율 증가, 수명 연장
** 게터 수명길게(질화바륨)
흑화방지(적린)
** 흑화의 원인
① 필라멘트 온도가 높을 것
② 필라멘트 증발비율 높을 것
③ 배기의 불량
** 백열 전구의 Gas 봉입이유
① 필라멘트의 증발억제 작용
② 수명을 길게
③ 발광효율이 높아진다
** Gas : Ar * N
Ar → 90∼96[%] (열전도율이 적다)
N → 4∼10[%] (대류작용억제)
** Gas 압력 : 700 ∼ 800[mxHg]
** 동정곡선 : 전류, 광속, 시간
** 에이징 : 전압 특성 안정율 위하여 정격전압보다 약간 높은 전압을 1시간 가량 점등
**수하특성 : 전류가 증가하면 전압은 급격히 떨어지는 현상
**텅스텐 전구의 전압특성
 =  =  = 
 ,  ,  ,  (정격) 광속, 조도, 광도, 전압
F, E, I, V(나중의) 광속, 조도, 광도, 전압
** 특수 전구
① 사진전구 : 색온도 : 3000 ∼ 35000[  ]
② 영사용 전구
③ 적외선 전구 : 건조용, 색온도 : 2500
④ 할로겐 전구 : 고위도이면 배광제어 용이, 흑화×
** 방전등(형광등, 수은등, 나트륨등)
1) 형광등
▶ 형광제 +- 텅스턴산 칼슘 :  : 청색
+- 텅스턴산 마그네슘 :  : 청백색
+- 규산 아연 :  : 녹색
+- 규산 카드륨 :  : 주광
+- 붕산 카드륨 :  : 다홍
▶ 효율최대 → 녹색
▶ 형광방전등의 색온도 +- 주광색 : 6500
+- 배 색 : 4500
+- 온백색 : 3500
▶ 형광등 점등시 : 바이메탑(가등전극)은 떨어지는 순간
┖ 움직이는 것 : 글로우 방전
▶ 행정물질의 자극파장 : 2537[A]
▶ 효율 최대 주위온도 : 
▶ 안정기 역률 : 50∼60[%] 단, 고역률형 : 85[%]
▶ 조광속 → 점등 100시간 후 동정특성 → 점등 500시간 후
2) 수은등 : 고압 수은등은 발광관과 외관이 2중관(이유 : 고온유지)
3) 나트륨등 : 효율이 최대 →복사에너지가 대부분이고 D선이 비시감도가 좋다
┕ 전복사에너지의 76%
: 색파장 -> 황(590[mμ])
: 효 율 -> 40∼50[1m/W]
4) 네온전구 → 반광온(부글로우)
전 극 → Fe(철)
5) 네온관등 → 네온사인용
(A + Hg) : 청색, N : 황색
제2장 전열공학
1) 전기가열
① 저항가열 : 오옴손(주올얼) 이용
ex) 전기기기 건조
** 발영량 Q =  = 
+- 직접 : 흑연화로(사용주파 단상교류), 카이버런덤? 카바바이
** 저항로 | 트로, 알루미늄 용해로, 제철로
+- 간접 : 흑연저항로, 염옥로, 클립롤로, 발열체로
② 아아크 가열 : 아아크 발열 이용
전극: 흑연전극
효율 : 70∼80[%]
+- 저압 +- 직접 : 에루우식제강로(상용주파3상교류)
** 아아크로 | +- 간접 : 요동식, 아아크로
+-고압 : 재엔에루로, 포오밍로, 바란레간드아이델로
③ 유도가열 : 와류손과 히스테리시스슨 이용
ex) 제철, 제강, 금속의 질련, 합금제조
+-저주파 : 50 ∼ 60[Hz]
** 유도로 |
+-고주파 : 5 ∼ 20[Hz]
④ 유전가열 : 유전제손으로 가열
ex) 목재가구의 건조, 합성열처리, 플라스틱 용접
** 주파수 : 1 ∼ 2000[MHz]
** 유전제손 : 
2) 발열체의 구비조건
① 내열성이 커야한다
② 내식성이 클 것
③ 적당한 고유저항을 가질 것
④ 압연성이 풍부하면 가공이 쉬울 것
⑤ 가격이 쌀 것
3) 전열재료
① 발열체의 종류
+- 니크롬선 +- 1종 : 1100℃
** 금속발열체 | +- 2종 ; 900℃
+- 철 니크롬선 +- 1종 : 1200℃
+- 2종 : 1100℃
** 비금속 발열체 : 탄화규소, 발열체 : 1400℃
·주성분 : 카아버런덤
② 온도측정
** 저항온도계 : 브리지식 온도계
·재 료 : Pt, Ni, Cu
·반도체 : 더어미스랫
** 열전온도계 : 제어백 효과
·서로 다른 두 금속체에 온도차를 주면 기전력 발생
** 열전온도계 : 제어백 효과
·구리 - 콘스탄탄(보통 열전대)
·철 - 콘스탄탄
·크로멜 - 알루멜
·백금 - 백금로듐(사용온도가 최대)
③ 압력용 온도계 → Pinch off 효과(응용금속과 강전류)
④ 광온도계 → 2000℃ 의 온도
4) 전기용접
+- 맞대기 용접
① 저항용접 +- 정 용접
+- 이옴매 용접
+- 탄소 아아크 용접
② 아아크 용접 +- 금속 아아크 용접
+- 원자 수소 용접
수하특성(직류 타여자 차동 복권 발전기)
③ 특수용접(불활성 가스 용접) +- 알루미늄 용접
+- 마그네슘 용접
** 초음파 응용 : 접함, 응집, 가공
** 전기집전기 → 대전체간의 정전기력(양이온 흡수)
제3장 전동기
1) 회전운동의 기본식
① 운동에너지 ; W[J]
 v = r·w
 
 
∴ 
** 관성 도우먼트 
② 동력: P[W]
∴ 
③ 토우크 : T[㎏·m]
**토우크 이너사비 : 
④ 부하시율 
2) 동력의 역학적 분류
① 마찰동력 : 콘베이어, 분쇄기, 연마기, 인쇄기
② 가속동력 : 전동기
③ 유체동력 : 공기, 물
④ 축축된 에너지 동력 : 권상기
3) 기동법
+- 직입 기동
유도 전동기 +-감압 기동 +- 단권 변압기 기동
| +- 1차 저항 기동
+- Y - △ 기동
4) 제동법
① 발진제동 : 운동에너지 → 전기에너지 변환
② 회생제동 : 역기전력을 전원전압보다 높게
③ 역전제동 : 3상 유도전동기 → 3상중 2상은 바뀐다
④ 와전류제동 : 존기동역계법
⑤ 기계제동 : 제동화에 전자력으로 가압하는 방법
5) 속도제어
① 직류전동기
** 저항제어 : 전기자에 저항을 직렬 삽입
(전력손실 大, 효율이 나쁘다)
** 게자제어 : 미세제어
** 전압제어 : 워어드레너드, 일그너 방식
(권상기, 엘리베이터, 기중기, 제철용 변압기)
② 유도 전동기
** 주파수 제어 → pot motor
** 극수변환 : 목공기계, 공작기계, 엘리베이터, 송풍기, 펌프
** 전압제어 : T ∝ 
** 2차 저항제어 : 비례추이 원리
제4장 전기철도
1) 궤간 : 두 레일의 머리부분 안쪽사이의 거리
** 레일 → 차량점검, 운전저항 감소
** 침목 → 차량의 하중을 널리 분산
** 도상(자갈) → 배수원활, 소리경감
2) 유간 : 레이 연결시 조금 이격시켜 놓음
┖> 이유 : 온도변화에 따른 신축성을 주기 위하여
3) (확도) : 곡선시 궤간을 조금 넓혀 주는 것
∴  R : 곡선반경, I : 고정자측거리
4) 캔르(고도) : 안쪽레인보다 바깥쪽 레이을 조금 높여 주는 것
┖> 이유 : 안전 운전을 확보
 G : 궤간[㎜], V : 속도[㎞/h], R : 곡선반경[m]
5) 철차각 번호 
0 : 철차각
리이드레일 : 선단레이과 철차와의 사이를 연결하는 원곡선 레일
┖> 설치불가능 ?? 분기개소
6) 전기온전 설비
▶ 키티이너리 가선식 +- 단식
+- 복식 → 대용량 고속
┖> 앤션져 2개
** 열차저항
▶ 구배저항 : 
▶ 곡선저항 :  [㎏/ton]
▶ 가속저항 :  [㎏/ton]
** 표정속도 = 
┖> 속도 높이는 방법 --> 점차시간을 짧게
** 견인력 :  μ:마찰계수, W:중력
** 가속력을 주는 힘 : 
제5장 전기화학
1) 폐레데이 법칙
W = kQ = KIt[g]
k : 전기화학당량 = 
2) 전지 +- 1차 전기
+- 2차 전기
① 1차 전기
** 르크랑새 전지(망간전지) → 보통건전지
▶ 전 해 액 : 
▶ 감 극 제 :  (분극에 의한 전압강하 방지)
▶ 내부저항 : 1.5[V]
** 공기 전지 ▶ 전 해 액 : 
▶ 감 극 제 : 
▶ 기 전 력 : 1.3[V]
▶ 내부저항 : 0.3∼0.5[Ω]
** 국부작용방지 → 수은도금
** 자체방진원인 → 불순물
** 전해액의 도전율 증가 → 전해액의 농도
② 2차 전지
** 납 측전지(용량 : 10[Ah])
▶ 양극 :  . 음극 : 
▶  방전시 : 회백색
충전시 : 적갈색(비중 : 1.2∼1.3)
방전중기전압 : 1.7∼1.8[V]
** 알칼리 축전지(용량 : 5[Ah]
▶ 양극 : 
음극 :  → 에디슨,  → 옹그너
▶ 방전전압 ; 1.2[V], 충전전압 : 1.35[V]
제6장 자동제어
1) 제어량 의한 분류
▶ 서어보 제어 → 방위, 자세, 위치, 면적
▶ 프로세스, 제어 → 농도, 유량, 액위, 압력, 온도
▶ 자동조정 제어 → 전압, 속도, 주파수, 장력
2) 목표값에 의한 분류
▶ 정치제어 : 프로세스 제어 → 온도
자동조정 : 연속적인 압연기
▶ 추치제어 → 서어보 제어
▶ 프로그램 → 목표값이 미리 정해진 시간적 변위(산업로보트 무인제어)
▶ 스퀸스제어 → 자동판매기
3) 제어동작에 의한 분류
① 연속제어
▶ 비례제어(P 동작) : y(t) = kZ(t)
┖> 전류편차(off set)
▶ 비례직분제어(PI 동작)
  : 적분시간,  : 리세트율
▶ 비례적분이분제어(PID 동작)
② 불연속제어 D(미분)제어 → rate 제어
** 용어
▶ 제어대상 → 제어하기 위하여 제어대상에 부착시켜 놓은 장치
▶ 제어량 → 제어대상에 속하는량(출력량)
▶ 조작량 → 제어대상에 주는 양
** 다이오우드
▶ 접합형 다이오우드 → PN diode
▶ 제니 다이오두드 → 전원전압을 안정하게 유지
▶ 가변 용량 다이오우드
▶ 발광 다이오우드
▶ 터널 다이오우드
** PN 접합 다이오우드 → 정류작용
▶ cut in voltage → 역방향에서 전류가 현저히 증가하기 시작한 전압
▶ 파괴원인 : 제너파괴
에발란스 파괴
주울 파괴 → druqkdgid 바이어스 전압 증대하면 마침내 접합이 파괴
▶ diode 직렬 → 과전압으로 부터 보호
병렬 → 과전류으로 부터 보호
** 트랜지스터
▶ PNP → 에미터 순방향, 켈렉터 역방향
NPN → 에미터 역방향, 켈렉터 순방향
▶ 트랜지스터 접지방식
이미터 접지 → 전류중공이 크다
베이스 접지
켈렉터 접지
+- 온도
▶ 최대정격 +- 전압
+- 전류
▶ 열폭주 → 켈렉터 손실로 트랜지스터 파괴
** 다이리스터
▶ SCR → 실리콘 제어 정류 소자(전류 제어 장치 통과시키는데 게이큰 역할)
┖> 전압, 전류 특성 비슷 → 다이라트루
▶ on → off 상태(양극전압을 옴으로 한다)
전원공급 : 에노우드  , 게도우드  , 게이트 
** 기타 반도체 소자
▶ 더어미스터 → 온도보상용
▶ 바리스터 : 서어지 전압에 대한 회로 보호용
: 전류특성을 갖는 3 단자 반도체 장치
1. 복사속 = 
2. 가시광선 색상 : 보라색 ∼ 적색
파장 380㎜ ∼ 760㎜
3800 A ∼ 7600 A
3. 광속 A = 
4. 광도 I(cd) W=2π(1-cosθ)
W +-구광원 : 4π
|
+-원광원 : π
|
+-원주(원동)광원 : 
5. 취도 
S:겉보기면적 +-구광원 : 원
+-원주광원 : 직사각형
1(nt) =- 1 
1(sb) = 1 
1(sb) = 
6. 조도 E(lx)
 A:입사면적
7. 광속한산도
 A:발산면적
8. 완전확산선 : 취도가 일정한면
R = πB = ZE ＋ δE
Z＋δ＋  =1 δ : 관사율
Z : 투과율
 : 흡수율
9. 조도의 계산
|
 : 법신조도 = 
 : 누광면조도 = 
 : 수직면조도 = 
|
|
10. 광속의 계산 구광선 : 
연광원 : 
원통광원 : 
반구(원관)광원 : 
11. 조도 
|
구광원  |
|
|
반구(원관)광원  |
|
|
점광원  |
자동제어의 개요 및 구성 요소
1. 개요
제어란 어떤 목적에 적합하도록 대상에 소요조작을 가하는 것이다. 물론 인간이 어떤 의도를 가지고 어떤 시스템을 조작하는 것도 제어의 일종이다. 그러나 인간을 대신해 온도, 유량, 압력과 같은 공업량을 측정하고, 이것을 자동적으로 제어하는 이른바 자동제어는 1920년대 미국의 석유정제공정에서 시작되었다. 당시에는 기계식조절계를 현장에 설치하는 국소적인 계장이었으나 2차 세계대전중의 병기개발과 더불어 계장기술이 급속한 발전을 이루게 되었다.
|
|
사 회 환 경 |
계 장 기 술 |
|
1950 |
?태평양 전쟁 후의 부흥기
?외국으로부터의 기술도입
?화섬산업의 전성
?게르마늄 트랜지스터 |
?공기식 공업계기의 통일신호
(3~15 psi)
?전자관식 자동평형 계기의 실용화 |
|
1955 |
?석유 콤비너트의 건설
?화력발전소의 건설
?컴퓨터
?실리콘 트랜지스터 |
?전 전자식 제어장치의 실용화
?그래픽 패널 |
|
1960 |
?고로의 건설
?성력화투자 |
?컴퓨터 제어 장치 |
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1965 |
?IC
?설비의 거대화, 연속화 |
?DDC |
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1970 |
?마이크로프로세서
?환경보전의 투자(공해문제)
?제 1 차 석유쇼크 |
?전자식 제어장치의 신호 통일
4~20mA DC (IEC)
?hierarchy system
?CAD
?로보트
?오피스 오토메이션
?공장기계의 자동화 |
|
1975 |
?제 2 차 석유쇼크
?마이컴의 보급 |
?분산형 계장 시스템
?Package형 계장 시스템 |
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1980 |
?저성장 시대
?다양화 |
?싱글루프 DDC
?Factory Automation(FA) |
<계장기술의 발전과정>
제품 생산 공정에 자동제어를 응용 하므로서 인간에 비해 더욱 정밀한 제어를 할 수 있고, 이로 인해 더 높은 품질의 생산품을 균일하게 얻을 수 있어 결국 더 큰 이익을 창출할 수 있다.
이외 공정의 제어응답이 너무 예민하거나 복잡해서 인간이 제어할 수 없을 때나 원거리/위험지구의 제어, 규칙적인 조작에 유리하다. 그러나 자동제어설비에 투자시 투자대비 효과(운전비 및 정비비 감소, 제품생산량 증가, 제품 품질의 향상, 운전유연성 증가 등)측면을 고려해야 하고, 공정설계와 계장설계자가 긴밀히 협력하여 제어시스템의 낭비요인을 없애야 한다.
2. 자동제어계의 구성
(1) Open & Close Loop제어
온도?압력?유량?액면 등과 같은 프로세스의 상태를 나타내는 양을 측정하고 이것을 사전에 바깥에서 주어진 목표값과 간단한 편차가 있을 때에 자동적으로 수정동작을 시키는 것이 프로세스제어이다.
기본적인 제어계는 아래와 같은 간단한 Block선도로서 나타낼 수 있으며 이는 입력 E(S) 에 따른 출력 C(S)를 제어계 G(S)를 통하여 제어하는 것이다. 여기서 E(S), C(S), 및 G(S)를 전달함수라 부른다.
위 제어계는 출력이 입력신호에 영향을 미치지 않는 Open-Loop제어계와, 실제출력이 원하는 수준이 아닐 때 입력신호에 영향을 미치는 Closed-Loop제어계로 구분할 수 있다.
아래에 Closed-Loop제어계의 일례로서 열교환기에 의한 유체 가열경우의 온도제어 프로세스를 예로들고, 관련된 자동제어 용어를 설명하고자 한다.
1) 제어대상(Cotrolled system) : 프로세스?기계 등에 있어서 제어
의 대상이 되는 부분이며 위에서는 열교환기를 나오는 유체온도
이다.
2) 제어량(Controlled variable) : 제어대상의 현상을 나타내는 양이
며 측정되고 제어되는 것을 말한다.
3) 검출부(Measurement) : 제어량을 검출하고 기준과 비교할 수 있
게 하는 부분, 위에서 열교환기출구 배관에 만들어 진 온도계.
4) 조절계(Controller) : 검출부에서 측정된 제어량과 목표값을 비
교하고 편차가 있을 경우는 조작부에 정정 동작신호를 내 조절기구.
필요에 따라서 측정한 제어량을 지시 또는 기록하는 표시부가 있다.
위에서는 온도 조절계.
5) 목표값(Set point) : 제어량 즉 열교환기출구유체온도의 희망값이며
프로세스 설계의 기본계산에 따라 정해지고 있는 값.
6) 조작부(Final control element) : 조절계에서의 신호를 받아서 제
어 대상 에 작용시키는 부분, 그림에서는 조절밸브, 프로세스 제어
에서는 제어량이 유량이외, 가령 이 예와 같은 온도라도 조작량
은 대개의 경우 액량이다. 따라서 조작부는 밸브라는 것이 특징이
다.
7) 조작량(Manipulated variable) : 제어량을 조절하기 위해 조작되는
양이며 이 경우 스팀의 액량.
8) 외란(Disturbance) : 프로세스상태를 바꾸려는 외적작용, 가령 유입
유체의 온도와 액량의 변화 등
9) 정규제어(Regulatory control) : 목표값이 일정한 자동제어이며 이
것에 대해 목표값이 변화할 때는 추적제어 (Servo control)라 함.
10) 자기평형성 : 자동제어를 하지 않아도 제어량이 어떤 안정된 값
으로 되려는 성질을 말한다. 자기평성성이 없거나 있어도 불충분 할
때에 이것을 보충해서 평형성? 안정성을 주는 수단이 자동제어이다
11) 지연(Dead time) : 입력신호의 변화에 출력신호의 변화가 즉시 따
르지 않는 현상. 이 지연 시간을 무효시간이라 한다.
12) 기준입력요소(Reference Input Element : Gv) : 목표값에 비례하는
신호를 발생한다.
13) 기준입력(Reference Input : r) : 목표값에 비례하는 신호 입력이다
14) 제어장치(Control device) : 제어를 하기 위하여 제어대상에 부가
되는 장치로서 기준입력요소, 제어요소, 궤한요소를 통틀어
일컫는다.
15) 제어요소(Control element : Gc) : 동작신호로 부터 조작량을 만들
어 주는 요소이다.
16) 궤환요소(Feedback element : H ) : 제어량으로부터 주궤환을 발
생 시키는 요소이다.
17) 궤환(Feedback : b ) : 제어량의 함수이고 동작신호를 얻기 위하여
기준입력과 비교되는 양이다.
18) 편차(Deviation or Error ) : 측정값 목표값과의 차이
19) 정상상태(Steady state) : 일정시간에 걸쳐 변화가 없는 상태.
20) 오프셋(Offset) : 정상상태에서의 편차
(2) 정치제어계와 동적제어계
정치제어계(Static control system)는 아래의 그림 a)와 같이 목표값(Set Point)과 제어량(Controlled variable)이 시간의 경과에 따라 일정한 정치제어(Regulatory Control)이고, 동적제어계(Dynamic control system)는 그림 b) 와 같이 변화하는 목표값에 따라 제어량이 변화하는 추적제어(Servo control)이다. 따라서 정치제어계는 보통 외란에 의한 시스템의 제어를 말하고 동적제어는 목표값의 변화에 따른 시스템의 제어를 말한다.
3. 자동제어의 분류
(1) 제어량의 성질에 따른 분류
1) 공정제어(Process Control)
제어량이 Process인 자동제어계이다. Process장치의 주된 제조과
정은 자동적으로 되고 인위적인 것은 원료, 에너지의 공급량, 출력량의
설정 및 장치내의 환경조건을 준비하는 것으로만 되어있다.
Process 제어에서의 제어량은 세가지로 나뉘어진다.
① Process 환경조건의 제어: 온도, 압력, 액위, 습도, pH, 농도 등
② 물질 및 에너지의 양 : 전력, 유량, 중량율
③ 종점제어(Endpoint control) : pH, 밀도, 전도도, 점도, 농도
2) 자동조정(Automatic setting)
전력계통, 원동기, 연소장치 등의 주로 동력공업면에서 전압, 주파
수, 회전수, 전력 등을 제어량으로 하여 이것을 일정하게 유지하는 것을
목적으로 하는 제어이다.
3) 서어보기구(Servo mechanism)
선박, 비행기 등의 위치, 속도, 가속도 등의 기계적인 변위를 제어량
으 로 하는 궤한제어계를 말하며, 산업계와 군사분야에 많이 응용되고
있다.
(2) 목표값의 시간적인 성질에 의한 분류
1) 정치제어(Constant value control, Regulatory Control) :
목표값이 시간적으로 항상 일정한 제어
2) 추종제어(Follow-up control, Servo Control) :
목표값의 변화가 시간적으로 임의로 변하는 제어
3) 프로그램제어(Program control) :
목표값이 미리정한 프로그램에 따라서 시간과 더불어 변화하는 제어
(3) 제어동작의 연속성에 의한 분류
1) 연속데이타제어(Contimuous data control) :
계통의 모든 부분의 신호가 연속적인 시간 변수의 함수로 표시 되는
제어
2) 불연속 데이터 제어(Discrete data control) :
계통의 제어신호가 펄스열(Pluse-train)이나 디지탈 코드(Digital -
code)인제어로서 Digital computer의 많은 잇점을 이용할 수 있음.
(4) 제어장치의 동특성에 따른 분류
스위치제어(On-off type), 비례제어, 비례+미분 및 비례+적분+미분
제어 동작이 있다.
4. 제어동작(Control mode)
(1) 2위치 제어(On/Off control)
On/Off control은 가장 간단하고 저렴하여 광범위하게 응용되고 있는
제어이다.
2위치 제어는 항상 Error를 가지게 되는데 사실상 제어기가 열리거나 닫히는데에서는 Error가 존재하지 않지만 제어기의 한계를 초과하는 경우 Error가 발생하게 된다. 또한 2위치 제어는 시스템의 용량에 비하여 상대적으로 지연시간이 짧고 작은양의 물질이나 에너지에도 잘 반응하기 때문에 대용량의 공정에 적합한 시스템이다.
2위치 제어의 예로 온도제어를 들 수 있는데 설정온도에서 온도가 떨어질 경우 열을 가도록 하고 또 설정온도를 초과하는 경우 스위치는 꺼서 더 이상 열을 공급하지 않아서 일정한 온도를 유지할 수 있도록 하는 것이 그 예이다.
산업에 있어서 2위치 제어기가 주로 쓰이는 곳은 거대한 탱크의 온도제어에 쓰인다.
(2) 비례제어(Proprtional control)
2위치 제어는 대용량의 공정제어에 쓰이지만 반응속도가 느리고 작은양에 반응할 경우 작은량의 동요에도 민감하게 반응하기 때문에 연속적이고 여러변수에 반응할 수 있는 새로운 제어방식이 필요하게 되었다.
비례제어는 Error의 방향뿐 아니라 크기에 비례하여 시스템의 요동을 줄이면서 안정화시키기 위한 것이다. 비례제어를 사용하게되면 대용량의 공정에서 지연시간을 줄일 수 있고 큰질량과 에너지의 유입량을 제어할 수 있다. 비례제어의 예로 들 수 있는 것이 목욕탕의 샤워기를 들
수 있는데 2위치의 제어의 경우 온도제어에서 처럼 열을 가하거나 가하지 않거나 하기 때문에 샤워기를 모두 열거나 모두 닫는 정도에 그치지만 비례제어의 경우 밸브를 조절하면서 양을 연속적으로 조절할 수 있는 특징이 있다. 샤워기에서처럼 적절한 결과값을 얻기위해서 밸브는 모두 열거나 모두 닫지 않는 적절한 지점에서 이동을 하게된다.
이러한 밸브의 작동을 Valve stroke라한다.
비례제어를 하는데 있어서 가장 중요한 한계는 입력과 출력사이의 고정된 관계를 수용할 수 있어야 하는데 이것은 입력의 Error가 0일 경우 출력의 Error를 0이 되도록 제어밸브를 조정하는 것을 필요로 하게 된다. 비례제어는 민감하지 않은 온도제어라던가 장시간 동안의 일정한 높이제어에 사용된다. 그러나 비례제어는 Offset이 존재하기 때문에 이 Offset을 제거하기 위해서는 적분제어(Integraged control)가 필요하다.
(3) 적분제어(Integeraged control)
적분제어는 비례제어에서 발생하는 Offset을 제거하고 Error가 존재하는 한 자동적으로 제어하지만 적분제어 단독으로 쓰이기보다는 다른 제어방식과 연계해서 쓰인다. 대부분 비례제어와 연계하게 되는데 이러한 제어 방식을 PI제어라 한다. Error가 발생하게 되면 적분이라는 복잡한 수학적 메커니즘을 거쳐 Error가 0이 될 때까지 작동하게 된다.
비례적분제어는 일반적으로 Offset이 용납되지 않는 공정에 쓰이며, 대부분의 공정에 응용되지만 중요치 않은 액체의 높이제어나 가스압력제어에는 쓰이지 않는다.
적분제어에 있어서 제어시간동안 Setpoint와의 차이가 지워지지 않을 경우 문제가 발생하게는 데, 만약 Batch Process에서 탱크가 텅비게 되면 적분제어는 Error로 감지하고 Error를 만족시키기 위해 결과값을 최대로 만들기 위해 작동하는데 이와 같은 현상을 Integral Windup(Reset Windup)이라 한다. 
(4) 미분제어(Derivative control)
적분제어의 Intergal Windup을 제거하기 위해서 제어값의 변화율에 의해 반응하여 안정성과 응답속도를 더 증가시킨 미분제어가 나타나게 되었는데 이 미분제어는 적분제어와 마찬가지고 단독으로 제어를 하는 것이 아니라 다른제어기와 연계해서 작동하게 된다.
미분제어는 일반적으로 비례제어와 연계해서 사용되는데 미분제어와 비례제어가 같이 쓰이는 제어를 PD제어라 한다. 이 제어는 Offset을 완전하게 제거하지는 못하지만 Loop의 안정정과 Proportional Band 를 감소시킴으로써 Offset을 줄일 수 있다. 대부분의 많은 공정들이 많은 변수와 용량, 저항 등 다른 요인들을 가지고 있기 때문에 응답시간과 변수들이 변화하는데 있어서 다양한 지연들이 발생하게 된다. 따라서 Error의 변화가 빠를수록 초기의 Error값이 더 커지는 결과를 가져오게 되는데 미분제어는 Error가 발생하는 크기의 비에 응답하기 때문에 초기의 Deviation을 줄여줄수 있다.
미분제어 동작은 지연이 중요하게 작용되거나 거대한 용량에 사용된다. 따라서 온도에 관련되어 있는 공정에 대부분 사용되게 된다.
(5)비례적분미분제어(Proportional Integeral Derivative
Control)
지금까지 거론된 각각의 기본모델과 복합모델 [ 비례(P), 비례적분(PI), 비례미분(PD) ] 들은 적절히 조정되면 문제없지만 각각의 한계를 지니고 있다. 따라서 어떤 공정은 제어하는데 어려움을 가지고 있으며 3가지의 모델을 적절히 사용하는 것 또한 문제를 가지고 있다. 따라서 이 3가지를 모두 합친 PID제어기는 발생되는 모든 Error-방향, 크기, 지속성, 변화율-에 적용할 수 있다. PID제어기 는 P, I, D제어기를 선형적으로 복합시킨 것이다.
PID제어기는 여러 가지 공정에 많은 이점을 가지고 있기는 하지만 어떤 공정에는 한계를 지니기도 한다. PID제어기의 장점은 빠른 응답과 미분제어기에서 하는 거대한 외란에도 잘 적응하며, 적분제어기의 약점인 지속정에도 잘 적응한다. 미분제어기의 장점과 적분제어기의 장점을 모두 적절히 사용할 수 있다.
열교환기와 같은 온도제어기의 경우 PID제어기를 사용하는 것이 가장 적합하고 PI제어기를 사용하는 것보다 사이클에대한 주기를 줄일 수 있는 장점이 있으며 Offset이 존재하는 경우에도 더욱 빨리 안정된 지점으로 이동할 수 있는 장점이 있다. 또한 Setpoint가 이동하게 되는 경우에도 빠른시간에 안정화 될 수있는 장점을 가지고 있다. 
|
Control Mode |
Process Reaction Rate |
Load Changes |
Applications |
|
Size |
Speed |
|
On-Off: Two
Position with
differential gap |
Slow |
Any |
Any |
Large-Capacity temperature and level indtallations. Storage tanks, hot-water supply tanks, room heating, compressor suction scrubber |
|
Floating, Single-speed
with adjustable
neutral zone |
Fast |
Any |
Small |
Processes with small dead time, Industrial
furnaces and air conditioning |
|
Proportional |
Slow to moderate |
Small |
Moderate |
Pressure, temperature, and level where offset is
not objectionable. Kettle reboiler level, drying
oven temperaure, pressure-reducing stations |
|
Proportional-plus -derivative
(rate) |
Moderate |
Small |
Any |
Where increased stability with minimum offset and
lack of reset wind-up is required. Compressor
discharge pressure |
|
Proportional-plus
-integral(reset) |
Any |
Large |
Slow to moderate |
Most applicaitons, including flow. Not suitable for
batch operations unless overpeaking is allowed |
|
Proportional-plus -integral-plus
-derivative |
Any |
Large |
Fast |
Batch control; processes with sudden upsets;
temperature control |
<제어 동작에 따른 응용>
|
|
온 도 |
액 량 |
압 력 |
액 위 |
|
Process 특성 |
보통 2차 용량계 또는
그 이상 |
보통은 비례계 |
보통 1차 용량계 |
보통 1차 용량계 |
|
용량 |
중(中) 또는 대(大) |
무시 |
소(小) 또는 중(中) |
소(小) 또는 중(中) |
|
전달 지연 |
중(中) 또는 대(大) |
소(小) |
극히 소(小) |
소(小) 또는 중(中) |
|
Dead Time |
소(小)～대(大) |
소(小) |
소(小) |
소(小) |
|
제어 동작 |
On/Off, P, PI,
PD, PID |
P, PI |
On/Off, P, PI |
On/Off, P, PI |
<Process의 특성과 그의 제어장치>
5. 전송시스템(Transmission system)
(1) 공기압 방식
공기식의 경우 세계적으로 0.2 ~ 1.0 kg/cm2g의 압력으로 통일되고 있으나 사용단위의 문제상 구미에서는 3~15psig(0.21~1.05 kg/cm2g)를 사용하고 있다. Process량의 입력이 0 일 때 0.2 kg/cm2g을 기초로 하는 이유는 다음과 같다.
1) 공급 공기압이 Compressor의 고장이나, 배관의 파손 등의 원인으
로 출력신호가 없을때와의 구별을 하기 위한 것
2) 제어계의 고장이 생겼을 때 공기압신호구동의 조작기를 전폐하는
경우에 기준 압력신호가 있을 필요가 있다.
3) 공기압 증폭기의 특성에 있어서 압력이 0.1 kg/cm2g정도로 낮은 경
우 기기의 제조상 균일특성이 얻어지지 않는다.
(2) 전기신호 방식
전기신호는 응답이 빠르고 전송지연이 없는 점에서 매우 유리하기 때문에 기전력, 저항Bridge의 전압에 전기적으로 측정이 가능해서 전송거리가 긴 경우에도 직접 전기신호를 사용할 수가 있다.
전기신호의 경우 4～20mA가 표준으로 사용되고 있고, 전산기기와의 적응에 편리하도록 수신계기군에서는 1～5V로 변환해서 사용된다.
Process변량은 여러 가지 방법에 의해 전기신호로 변환되지만 이 신호의 성질에서 요구되는 것은 측정치를 안정한 값으로 정확하게 고속으로 전송하는 것과 더불어 수신계기를 확실히 동작시켜야 하므로, 외부의 자계, 전계 등의 영향을 받지 않도록 전송방법을 고려해야 한다.
공기압 신호방식과 전기신호방식에 대한 사용상의 문제, 득실에 대한 비교를 다음 표에 나타내었다.
|
|
공 기 압 방 식 |
전 기 식 |
|
검출과의 관계 |
직접 검출되는 경우도 있으나 제한이 있다. |
양호 |
|
신호 전송 |
지연이 있다. (일반적으로 100m로 제한) |
지연이 없다. |
|
연산 능력 |
전기식에 비하여 뒤진다. |
양호 |
|
Computer와의 결합 |
변환기가 필요 |
양호 |
|
조작부 |
압축성 때문에 조작 지연이 있다. |
조작 속도가 빠르다. |
|
방폭성 |
본질적으로 안전하다. |
매우 주의를 요하며 방폭구조는 고가. |
|
주의 조건 |
내식성은 비교적 양호 |
습도 등에 특히 주의를 요한다. |
|
동력원 |
Compressor, 탈습, 탈유장치 등의 부속설비필요 |
특별한 동력원을 필요로 하지 않는다. |
|
배선, 배관 |
배관 2본, 공기의 Leak에 주의 |
배선만으로 가능, 양호 |
|
내구성 |
비교적 간단하다. |
주의를 요한다. |
|
보수 |
비교적 용이하다. |
상당한 기술을 요한다. |
|
구조 |
비교적 간단하다. |
복잡하다. |
|
Noise |
없다. |
있다. |
<공기압, 전기신호의 비교>
6. 공정제어용 기기
공정을 제어하는데 있어서 어떤 제어방식을 쓰는가도 중요하겠지만 무엇보다도 정확한 데이터를 측정할 수 있는 계측기기가 가장 중요하다고 할 수 있다.
계측기(Sensor)는 제어기에 직접 연결이 되어있으며 측정을 하고 측정한 값은 제어기로 보내주는 역할을 한다. 계측기와 제어기사이에 정보를 전달하는 데 있어서 필요한 다른장치가 들어갈 수도 있으며 기록기(Recorder), 지시기(Indicator), 컴퓨터장치, 경보기(Alarm), 적산기(Integrator), 위치표시기(Positioner) 등이 첨가된다. 이러한 것들의 배치는 아래의 그림에 나타나 있다.
<Types of Instrumentation that can be used in a control loop>
전체적인 제어시스템의 효율은 어느 장치 하나의 효율이 높다고 해서 높아지는 것이 아니라, 좋은 제어시스템은 계측기의 정밀도 뿐만 아니고 각각의 장치들의 연관된 복합적인 효율에 달려있다.
만약에 공정의 변화에 대한 감지가 늦어지게 된다면 제어의 반응도 그만큼 느려지게 된다. 따라서 다른 종류의 제어장치를 사용하게 될 경우 제어하는데 있어서 복합적인 효율의 이점과 단점을 고려해야한다. 따라서 각각 제어장치의 사용범위, 부식저항, 응답속도, 사용온도 그리고 경제성등 모든 것을 고려해야 한다. 물론 다른 변수들에 의해 제어장치를 선택하는 것도 있겠지만 계측기를 선택하는데 있어서 적어도 다음과 같은 사항들은 고려되어야 한다.
- 측정값의 범위와 측정시간
- 공정의 적절한 제어를 위한 정확도와 측정오차
- 측정변수의 변화에 대한 측정속도
위와 같은 사항들은 제어장치 특히 계측기를 선택하는데 있어서 중요한 사항이라 할 수 있다.
| | 
＋ 
나) 
－ 
라) 
로 일정하게 유지 시키기 위하여 열전온도계의 지시값을 보면서 전압 조정기로 전기로에 대한 인가전압을 조절하는 장치가 있다. 이 경우 열전온도계는 어느 용어에 해당 되는가? (다)
로 유지하고자 한다. 이 경우 
는 어느 용어에 해당 되는가? (가)
＋ 
/ 
＋ 
다. 
라. 
는 무엇인가? (가)
나. 
다. 
라. 
에서 A는 무엇인가? (가)
에서 지정수는 A의 몇[％]가 되기까지의 시간인가? (가)
인 제어계는 무슨 요소인가? (라)
로 둘러 싼다.
일때의 상태는 어떤가? (가)
와 같은 것은 어느 것인가? (가)
나. 
다. 
라. 
와 등가인 것은 어느 것인가? (가)
나. 
다. 
라. 
와 등가인 것은 어느 것인가? (나)
나. 
다. 
라. 
를 간단히 한 것은? (다)
나. 
다. 
라. 
를 간단히 한 것은? (나)
나. 
다. 
라. 
를 간단히 한 것은? (라)
나. 
다. 
라. 
을 구하면? (가)
를 간단히 한 것은? (다)
라. (A+ 
)·B
를 간략화한 후 논리회로를 그렸을 때 옳은 것은 다음의 어느 것인가? (나)
·B·C
·C
