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FAN의 전원은 크게 AC와 DC로 나뉘어집니다.
AC(교류)와DC(직류)의
특성 및 장,단점에 대해 상세히 알아보겠습니다.

직류 [ 直流, direct current ]

요약

전지(電池)에서의 전류와 같이 항상 일정방향으로 흐르는
전류.

본문

직류를 얻으려면 전지가 가장 좋으나, 고전압이나
대전류가 되면 어려워진다. 즉 1개의 전지에서는 전압은
아무리 크다 해도 대략 2 V밖에 얻을 수 없으며, 흐를 수 있는 전류도 전지의 용적을 늘리면 커지지만 이것에도 한도가 있다. 따라서 대용량의
직류는 직류발전기를 이용하거나 교류를 정류(整流)하는
방법으로 만든다.
전기의 이용면에서 보면 전지의 충전이나 전기분해의 전원, 전자회로의 전원 등은 직류가 아니면 안 되지만 전열이나 전등은 교류라도 무방하다.
변압기를
사용하는 송전선이나 배전선
및 회전자기장을 발생시키는 전동기
등은 교류에 한한다. 전기가 실용화된 초기에는 직류가 주로 사용되었고, 도시의 배전도
일부에서는, 직류가 사용되었으나 직류에서는 변압기가
사용되지 않아 전압을
쉽게 높이거나 또는 낮출 수 없으므로 교류, 특히 3상교류가 실용화됨에 따라 발전 ·송전 ·배전은
모두 교류로 이루어지게 되었다. 동력으로서의 전기의 이용에는 직류나 교류도 사용되지만 교류전동기와
달리 직류전동기는
속도조절이 자유롭다는 장점이 있다.
한편 정류기의
발달로 교류에서 직류를 쉽게 만들어 전동기의
직전까지 교류로 보내고, 정류기를
통해 직류전동기를
운전하는 예도 있다. 직류송전이라는 것도 있는데, 직류는 리액턴스에 의한 전압강하가
없다는 장점은 있으나 송전전압이
충분히 높지 않으면 채산상(採算上)의 문제가 있고, 교류고전압을
정류하여
직류로 송전하고 그것을 받는 쪽에서 다시 교류로 바꾸는 기술에 많은 문제가 있다.

교류 [ 交流, alternating current ]

요약

흐름의 방향이 시간에 따라 주기적으로 변하는 전류 또는
전압.

본문

교번전류(交番電流) 또는 교번전압이라고도 한다. 대표적인 교류는 사인파의 파형을 가지는 전류 및 전압이며, 1개의 파형이 끝나는 시간을
주기(週期:단위 초)라 하고, 주기의 역수, 즉 1초 동안의 파형의 수를 주파수(周波數:단위
Hz 또는 c), 파형이 최대가 되는 값을 최대값 또는 진폭(振幅)이라 한다.

【종류】 전류 ·전압이 사인파 모양으로 변화하는
사인파 교류와, 그렇지 않은 비(非)사인파교류, 직류와 같이 왕복 1쌍의 도체로
송전할 수 있는 단상교류(單相交流)와, 3개 이상의 도체를
사용하지 않으면 송전할 수 없는 다상교류(多相交流), 방향 변화의 주기가 일정한 것과 그렇지 않은 것 등이 있다. 주기가 일정한 것은 주파수에
의한 분류가 된다. 주파수가
높은 교류를 고주파라 한다. 이 밖에 왜형파 교류(歪形波交流)라는 것이 있는데, 이 파형은 직류성분과 주파수가
다른 많은 수의 사인파 교류성분의 집합으로 분석할 수 있다. 이 경우 교류성분을, 가장 기본이 되는 기본파와 기타의 많은 파형의 고조파(高調波)로
분류할 수 있으며, 이들은 교류의 성질을 분석하는 데 있어 중요하게 이용되는 것이다.

【성질】 일반적으로 사인파 교류에서 그
전류는 i＝I₀ sin(ωt＋)로 주어진다. i 는 전류의 순시값, ω는
각주파수(角周波數),
는
초기위상(初期位相), I₀은 전류의 최대값, t는 시간이다. 전류의 강도는 실효값으로 표시되는데, 사인파 교류의 실효값은
전류의 최대값 I₀의 1/√2 배이다. 교류전류계(電流計) ·교류전압계(電壓計) 등의 눈금은 이 실효값을 지시하도록 되어
있다. 따라서 1A의 전류, 100V의 전압이라고 할 경우의 전류 및 전압의 최대값은 약 1.41A 및 약 141V이다. 교류회로에
교류기전력(起電力) e=E₀ sin ωt 를 걸었을 때 회로에 흐르는 전류는 일반적으로 i＝I₀ sin
(ωt＋)로
표시되며, 전압과 전류 사이에 위상차 가 있다. 따라서 동일전압 및 전류에 대한
소비전력도 위상에 따라 큰 차이가 있다. 이것이 교류회로의 특징이며, I₀ 및 는 회로의 인덕턴스에
의해 정해진다. 즉, 인덕턴스
L헨리인 코일, 커패시턴스 C패럿인 콘덴서, 저항 RΩ이 직렬로 연결되어 있는 LCR의 직렬회로에 있어서 전류의 최대값
I₀은

으로 주어진다.
여기서 Z는 회로의 임피던스
크기이다. 또 는

로 주어진다.
교류이론에서는 교류기전력이 주어졌을 때, 회로에 흐르는 전류를 구하는 것이 주목적이 되지만, 전압 ·전류 ·임피던스를
복소수로 표시함으로써 문제를 간단히 풀 수 있다. 가령 교류전력을 ＝E₀e^jωt
V로 쓰고, 교류전류를 ＝I₀e^{j(ωt+
)}A로 쓴다.

복소 임피던스는
저항을 R Ω, 인덕턴스
L을 jωL Ω, 커패시턴스 CF를 1/jωC Ω으로 하고, 이것을 합성한 것이다. 직렬접속일 경우에는 단순한 합, 병렬접속일 경우에는 역수의
합의 역수로 구한다. 예를 들면, 저항 ·코일 ·콘덴서를 직렬접속하면 임피던스는

이
된다. 따라서 교류전류는 ＝/로 구할 수 있다. 이렇게 얻어진
복소전류(전압)에서 실제의 전류(전압)를 얻으려면, 복소전류 (복소전압 )의 실수부 또는 허수부를 취하면 된다. 단,
전류가 실수부를 취하면 전압도 실수부를 취해야 한다. 복소 임피던스에서
임피던스의
크기를 구하려면, 절대값을 취하면 된다. 이러한 약속에 따르면, 교류회로의 문제가 직류회로의 문제와 같은 방법으로 풀린다.

【장점
·이용】 교류를 직류와 비교하면, 변압기를 사용해서 효율적으로(대형의 것은 99%) 자유롭게 전압을 바꿀 수 있다는 점이 최대의 장점이다. 또
교류용의 전동기 ·발전기에는 정류(整流)가 필요하지 않고, 전기화학작용이 적으며, 도선(導線)의 부식 등이 잘 일어나지 않는 등의 이점이 있다.
대체로 사용되는 전기에너지의 대부분이 50Hz 또는 60Hz의 사인파인 3상교류로서 발전되고, 송전 ·배전된다. 이용하는 말단에서는 3상교류를
그대로 사용하는 경우도 있고, 일반 가정에서는 대부분 단상으로 사용한다. 또 전기철도의 대부분이나 전기화학공업에서는 직류로 바꾸어서 사용한다.
이에 대하여 통신분야에서는 10∼10⁹Hz의 광범한 주파수가
각종 시설에 이용된다.