[회로이론] - 테브난의 정리 개요
QUES)
테브난의 정리는 왜 알아야하고 왜 사용할까요?
ANS)
특정 부하가 변하는 경우 매번 회로를 새롭게 해석하는 번거로움을 줄이기 위해서입니다.
말이 어려우니 예를들어 볼까요?
가정집에서는
컨센트를 뽑았다 끼우는 경우가 있죠.
드라이기를 사용하기 위해서일수도 있고
새로산 컴퓨터를 설치하기 위해서일 수도 있죠.
이렇게 시도 때도 없이
부하가 변하는 상황이 있을겁니다.
부하라는건 전기를 소모하는 모든기기를 총칭합니다.
전구가 될 수도 있고,
드라이기, 컴퓨터, 세탁기, 냉장고, TV... 등등
우리는 전기를 사용하는 사용자의 관점으로써
'전기가 어떻게 공급되는가 하는 문제에는 무관심하죠.'
하지만 전기를 전공하는 사람의 입장은 조금은 달라야 합니다.
전기를 공급하는 공급자 입장(서부발전, 한국수력원자력, 동서발전, 민간발전사등등...)에서는
어떻게 이러한 일들을 바라보아야 할까요?
다소 과장되었지만,
쉬운 설명을 위해서
예시를 들어보겠습니다.
100[W]라는 전력을 사용하는 가정집에는 100[W]를 보내주는게 BEST이고
200[W]라는 전력을 사용하는 가정집에는 200[W]를 보내주는게 BEST겠죠.
허나 문제는
부하가 시도때도 없이 변화하고 있다는 겁니다.
아래를 보고 이야기 해볼까요?
가정집 A에서는 컴퓨터만 사용하고 있었기 때문에
100[OHM]의 부하만큼 전력을 소비하고 있었습니다.
헌데.
갑자기
가정집 A 집주인이 컴퓨터를 켜놓은 상태로 동시에 TV를 틀었습니다.
가정집 A가
100[OHM]의 부하를 소모함과 동시에
70[OHM]의 부하를 동시에 소모함으로써
각각의 발전소는 이전보다 더 많은 전력을 공급해주어야 하는 상황이 되었습니다.
문제는 가정집 A만 부하가 변동되는게 아니라
가정집 A, B, C ................. 수천만
가정집이 초단위로 끊임없이 변화하고 있다는 겁니다.
이런 상황에서 여러분이 발전소 1에서 근무하는
전력 공급자라면 얼만큼의 전력을 생산하시겠습니까?
이쯤에서
테브난 등가회로를 배우는 이유와 활용처를 설명드려야겠군요.
지금 우리가 위에 언급했던 회로가 아래 회로처럼
표현될 수 있다면 더 편해질까요?
핵심은.
여러개의 발전소가 하나의 발전소처럼 표현이 되었고.
가정집 A, B, C등 여러개의 부하가 매번 바뀌는건
전기를 소모하는 사용자 마음이기 때문에 어쩔 수 없으나
전체 발전소에서 생산해야 하는 전력은 어느 정도여야 하는지를
쉽게 가늠할 수 있겠죠.
이게 가능한 이유는
부하를(가정집 A, 가정집 B, 가정집 C) 제외한
다른 요소들을 간략화 할 수 있기 때문입니다.
실제 발전소에 해당하는 부분의 회로는 굉장히 복잡하게 생겼습니다.
예시는 설명을 돕기위해
송전로에 대한 저항만 표시했지만
실제로는 엄청나게 많은 손실요소들이 있습니다.
나중에 배우겠지만 전력계통에서는 유효전력과 무효전력으로 나뉘어
그 계산방법이 욕나오게 어렵기 때문에.
지금은 그런게 있다는걸 이해하는 정도로만 넘어가시면 되겠습니다.
이렇게 복잡했던
여러가지 요소들을
한가지로 표현하면
부하가 변할때마다 얼만큼의 전력을 생산해야 하는지
좀 더 쉽고 직관적인 방법으로 해석할 수 있겠죠?
이렇게 부하를 제외한 여러가지 고정 요소를 하나의 등가회로로 간략화 하는 것을
테브난 등가회로라고 표현합니다.
중요한 전제조건중 하나는 선형요소를 만족하는 가지들만
테브난 등가회로로 표현될 수 있다는 것을
잊지 않았으면 합니다.
즉, 위에 예시로 들었던 전력계통 흐름도는
설명을 돕기위한 것으로
실제 전기에서는 선형성을 만족하지 않아.
간단하게. 테브난 등가회로로는 해석이 불가합니다.
전력계통을 해석하기 위해서는 조류계산이라는 테크닉을 통해
문제를 해결하는데.
이걸 기술하기 위해서는 전 단계로써 수백개의 포스팅이 선행되어야 할듯합니다.
차차 설명드리도록 할게요!
오늘은 간단하게 테브난 등가회로에 대해서 알아보았는데요.
요 며칠 몸과 마음이 너무 힘들어서...
포스팅이 뜸했습니다.
시간되는대로 꾸준하게 포스팅할 생각이며,
제 작은 실력이 누군가의 앞날에 보탬이 되었으면 좋겠습니다.