직류
Direct current |
직류(DC)는 전하의 단방향 흐름입니다.전기화학 셀은 DC 전력의 대표적인 예입니다.직류는 와이어와 같은 도체를 통해 흐를 수 있지만, 반도체, 절연체 또는 전자 또는 이온 빔에서처럼 진공을 통해 흐를 수도 있습니다.전류가 일정한 방향으로 흐르면서 교류(AC)와 구별됩니다.이전에는 이 전류에 대해 사용된 용어가 갈바닉 [1]전류였습니다.
AC 및 DC 약어는 전류 또는 [2][3]전압을 수정할 때처럼 단순히 교류 및 직류를 의미하기 위해 종종 사용됩니다.
직류는 전류가 한 방향으로만 흐를 수 있는 전자 소자(일반적으로) 또는 전기 기계 소자(역사적으로)를 포함하는 정류기를 사용하여 교류 공급으로부터 변환할 수 있습니다.직류는 인버터를 통해 교류로 변환할 수 있다.
직류는 배터리 충전부터 전자 시스템, 모터 등의 대용량 전원 공급 장치까지 다양한 용도로 사용됩니다.직류를 통해 공급되는 매우 많은 양의 전기 에너지는 알루미늄 및 기타 전기화학적 공정의 제련에 사용됩니다.일부 철도, 특히 도시 지역에서 사용됩니다.고전압 직류는 원격 발전 사이트에서 대량의 전력을 전송하거나 교류 전력망을 상호 연결하는 데 사용됩니다.
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역사
직류 전류는 1800년 이탈리아 물리학자 알레산드로 볼타의 배터리,[5] 즉 볼타 더미에 의해 생성되었다.전류가 어떻게 흐르는지에 대한 본질은 아직 이해되지 않았다.프랑스 물리학자 앙드레 마리 앙페르는 전류가 양극에서 [6]음극으로 한 방향으로 흐른다고 추측했다.1832년 프랑스 악기 제조업체인 히폴리테 픽시가 최초의 발전기를 만들었을 때, 그는 사용된 자석이 각각의 반회전마다 와이어의 고리를 통과하면서, 전기가 역류하여 교류 [7]전류를 발생시키는 것을 발견했다.Pixii는 Ampér의 제안으로 나중에 정류자를 추가했는데, 이것은 샤프트의 접점이 "브러시" 접점과 함께 직류를 발생시키는 "스위치"의 일종이다.
1870년대 후반과 1880년대 초반에는 발전소에서 전기가 생산되기 시작했다.이 조명들은 처음에는 매우 높은 전압(일반적으로 3000볼트 이상)[8] 직류 또는 교류에서 작동하는 전원 아크 조명(일반적인 가로등 유형)으로 설정되었습니다.이것은 발명가 토마스 에디슨이 1882년 백열전구를 기반으로 한 전기 "유틸리티"를 출시한 이후 사업과 가정에서 저전압 직류 전류의 광범위한 사용이 뒤따랐다.훨씬 더 긴 전송 거리를 허용하기 위해 전압을 올리거나 낮추기 위해 직류보다 교류 전류가 더 많은 이점을 가지고 있기 때문에, 이후 수십 년 동안 직류 전류가 전력 공급의 교류 전류로 대체되었습니다.1950년대 중반에는 고전압 직류 전송이 개발되었으며, 현재는 장거리 고전압 교류 시스템 대신 옵션이 되었습니다.장거리 해저 케이블(예: NorNed 등 국가 간)의 경우 이 DC 옵션이 기술적으로 실현 가능한 유일한 옵션입니다.제3의 레일 전원 시스템과 같이 직류를 필요로 하는 애플리케이션의 경우, 교류는 변전소로 분배되며 변전소는 정류기를 사용하여 전력을 직류로 변환한다.
다양한 정의
DC라는 용어는 전압 또는 전류의 한 극성만 사용하는 전원 시스템을 가리키며 전압 또는 [9]전류의 지속적, 0 주파수 또는 느리게 변화하는 로컬 평균 값을 가리킵니다.예를 들어 DC 전압원의 전압은 DC 전류원의 전류와 마찬가지로 일정합니다.전기회로의 DC용액은 모든 전압과 전류가 일정한 솔루션입니다.모든 정지 전압 또는 전류 파형은 DC 성분과 0-평균 시변성 성분의 합으로 분해할 수 있습니다. DC 성분은 예상값 또는 전체 시간에 걸친 전압 또는 전류의 평균값으로 정의됩니다.
DC는 "직류"를 의미하지만 DC는 종종 "정극성"을 의미합니다.이 정의에 따르면 DC 전압은 정류기의 원시 출력 또는 전화 회선상의 변동하는 음성 신호에서 볼 수 있듯이 시간에 따라 달라질 수 있습니다.
일부 DC 형태(예: 전압 레귤레이터에 의해 생성되는 DC)는 전압의 변동이 거의 없지만 출력 전력과 전류에 변화가 있을 수 있습니다.
회선
직류 회로는 정전압 소스, 정전류 소스 및 저항의 모든 조합으로 구성된 전기 회로입니다.이 경우 회로 전압과 전류는 시간과 무관합니다.특정 회로 전압 또는 전류는 회로 전압 또는 전류의 과거 값에 의존하지 않습니다.이는 DC 회로를 나타내는 방정식의 시스템이 시간에 관한 적분이나 도함수를 포함하지 않음을 의미합니다.
DC 회로에 캐패시터 또는 인덕터가 추가되었을 경우, 엄밀히 말하면 그 결과 회로는 DC 회로가 아닙니다.단, 이러한 회로는 대부분 DC 솔루션을 갖추고 있습니다.이 솔루션은 회로가 DC 정상 상태일 때 회로에 전압과 전류를 제공합니다.이러한 회로는 미분방정식으로 표현된다.이러한 방정식에 대한 해에는 보통 시간 변동 또는 과도 부품과 일정 또는 정상 상태 부품이 포함됩니다.이 정상 상태의 부품이 DC 솔루션입니다.DC 솔루션이 없는 회선도 있습니다.두 가지 간단한 예로는 캐패시터에 연결된 정전류원과 인덕터에 연결된 정전압원이 있습니다.
전자제품에서는 일반적으로 배터리 등의 DC전압원이나 DC전원 출력에 의해 전원이 공급되는 회로를 DC회로라고 부릅니다.단, 이 회로는 DC전원이라는 의미입니다.
적용들
주택 및 상업용 건물
DC는 많은 극저전압 어플리케이션과 일부 저전압 어플리케이션에서 흔히 볼 수 있습니다.특히 배터리나 태양광 발전 시스템으로 전력을 공급받는 경우(둘 다 DC만을 생산할 수 있기 때문에).
가정용 DC 설치에는 일반적으로 교류에 적합한 소켓, 커넥터, 스위치 및 고정장치 유형이 다릅니다.이는 주로 사용되는 전압이 낮기 때문에 동일한 양의 전력을 생성하기 위해 전류가 높아집니다.
DC 어플라이언스는 보통 극성을 관찰하는 것이 중요합니다.단, 이를 수정하기 위한 다이오드브릿지가 디바이스에 없는 한 그렇습니다.
EMerge Alliance는 하이브리드 하우스 및 상업용 건물의 DC 배전 표준을 개발하는 개방형 산업 협회입니다.
자동차
대부분의 자동차 애플리케이션은 DC를 사용합니다.자동차 배터리는 엔진 시동, 조명, 점화 시스템, 실내 온도 조절 시스템 및 인포테인먼트 시스템에 전원을 공급합니다.교류 발전기는 정류기를 사용하여 배터리 충전을 위한 DC를 생성하는 AC 장치입니다.대부분의 고속도로 승용차는 명목상 12V 시스템을 사용합니다.디젤 엔진이 장착된 많은 중형 트럭, 농업 장비 또는 토사 이동 장비는 24V 시스템을 사용합니다.기존의 폭스바겐 비틀과 같이 일부 구형 차량에서는 6V가 사용되었습니다.한때 42V 전기 시스템이 자동차용으로 고려되었지만, 이것은 거의 쓸모가 없었다.중량 및 와이어를 절약하기 위해 종종 차량의 금속 프레임이 배터리의 한 극에 연결되어 회로의 리턴 도체로 사용됩니다.종종 음극은 섀시 "접지" 연결부이지만 일부 휠 또는 선박용 차량에는 양극 접지가 사용될 수 있습니다.배터리 전기 자동차에는 보통 두 개의 별도의 DC 시스템이 있습니다."저전압" DC 시스템은 일반적으로 12V에서 작동하며 내연기관 차량과 동일한 용도로 작동합니다."고전압" 시스템은 300~400V(차량에 따라 다름)에서 작동하며 트랙션 [10]모터에 전원을 공급합니다.트랙션 모터의 전압을 높이면 모터에 흐르는 전류가 줄어들어 효율이 높아집니다.
전기 통신
전화 교환 통신 장치는 표준 -48 V DC 전원을 사용합니다.음극성은 전원 공급 시스템의 양극 단자와 배터리 뱅크를 접지함으로써 달성됩니다.이는 전기분해 침전을 방지하기 위해 수행됩니다.전화기의 설치에는 배터리 시스템이 탑재되어 있어 전력 공급 중단 시에도 가입자 회선의 전력이 유지됩니다.
기타 장치는 DC-DC 컨버터를 사용하여 통신 DC 시스템에서 전원을 공급하여 편리한 전압을 제공할 수 있습니다.
대부분의 전화기는 트위스트 페어 와이어에 접속하여 바이어스 티를 사용하여 2개의 와이어 간 전압의 AC 컴포넌트(오디오 신호)와 2개의 와이어 간 전압의 DC 컴포넌트(전화기의 전원 공급에 사용)를 내부적으로 분리합니다.
고전압 송전
고전압 직류(HVDC) 전력 전송 시스템은 일반적인 교류 시스템과 대조적으로 전력 대량 전송에 DC를 사용합니다.장거리 전송의 경우, HVDC 시스템은 비용이 적게 들고 전기 손실이 적을 수 있습니다.
다른.
연료 전지(수소와 산소를 촉매와 혼합하여 전기와 물을 부산물로 생성)를 사용하는 애플리케이션도 DC만 생성합니다.
경비행기 전기 시스템은 일반적으로 자동차와 유사한 12V 또는 24V DC이다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Andrew J. Robinson, Lynn Snyder-Mackler (2007). Clinical Electrophysiology: Electrotherapy and Electrophysiologic Testing (3rd ed.). Lippincott Williams & Wilkins. p. 10. ISBN 978-0-7817-4484-3.
- ^ N. N. Bhargava and D. C. Kulshrishtha (1984). Basic Electronics & Linear Circuits. Tata McGraw-Hill Education. p. 90. ISBN 978-0-07-451965-3.
- ^ National Electric Light Association (1915). Electrical meterman's handbook. Trow Press. p. 81.
- ^ Mel Gorman. "Charles F. Brush and the First Public Electric Street Lighting System in America". Ohio History. Kent State University Press. Ohio Historical Society. 70: 142.[영구 데드링크]
- ^ "Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta – grants.hhp.coe.uh.edu". Archived from the original on 2017-08-28. Retrieved 2017-05-29.
- ^ Jim Breithaupt, Physics, Palgrave Macmillan – 2010, 페이지 175
- ^ "Pixii Machine invented by Hippolyte Pixii, National High Magnetic Field Laboratory". Archived from the original on 2008-09-07. Retrieved 2008-06-12.
- ^ "The First Form of Electric Light History of the Carbon Arc Lamp (1800–1980s)".
- ^ Roger S. Amos, Geoffrey William Arnold Dummer (1999). Newnes Dictionary of Electronic (4th ed.). Newnes. p. 83. ISBN 0-7506-4331-5.
- ^ Arcus, Christopher (8 July 2018). "Tesla Model 3 & Chevy Bolt Battery Packs Examined". CleanTechnica. Retrieved 6 June 2022.
외부 링크
Wikimedia Commons의 직류 관련 미디어- AC/DC: 차이점2017-08-26 Wayback Machine 아카이브– PBS 러닝 미디어
- Wayback Machine에 보관된 DC 및 AC 서플라이– ITACA
