정전압원과 정전류원

정의

정전압원과 정전류원은 회로 해석의 출발점이 되는 이상 전원 모델이다.

정전압원은 부하와 무관하게 단자전압이 일정한 전원이다.

정전류원은 부하와 무관하게 출력전류가 일정한 전원이다.

실제 전원은 내부저항으로 두 쪽 중 어디에 가까운지 정해진다.

구조와 안정 조건

정전압원의 단자전압은 기전력과 내부저항, 부하저항으로 정해진다.

내부저항이 부하저항의 1/100 미만이면 안정 전압원으로 본다.

정전류원은 내부저항이 부하저항의 100배 이상이면 안정 전류원으로 본다.

정전압원은 전원전압의 99% 이상이, 정전류원은 전원전류의 99% 이상이 부하로 전달된다.

전원 등가 변환

전원 변환은 전압원과 직렬 저항을 전류원과 병렬 저항으로 바꾸는 방법이다.

두 회로는 단자 전압-전류 관계가 같을 때만 등가다.

전압원을 전류원으로 바꿀 때 전류는 I = E / R 로 구한다.

전류원을 전압원으로 바꿀 때는 V = I × R 이고, 저항은 그대로다.

안정도 계산 예제

내부저항이 부하저항의 1/100 미만인지 먼저 확인한다.

예를 들어 부하가 100 Ω, 내부저항이 0.5 Ω인 전압원을 보자.

기준 1 Ω보다 작으므로 안정 전압원으로 판정한다.

이때 부하 전압은 약 0.995배, 즉 99.5%가 부하에 걸린다.

결과는 기준인 99% 이상과 맞는다.

헷갈리는 조건

시험에서는 두 전원의 내부저항 조건이 반대라는 점을 자주 묻는다.

정전압원은 내부저항이 작을수록, 정전류원은 클수록 이상에 가깝다.

정전압원을 내부저항이 큰 전원으로 설명하는 것이 흔한 실수다.

등가 변환은 개방 전압과 단락 전류가 같을 때만 성립한다.

정리

정리하면, 정전압원과 정전류원은 내부저항의 크기로 구분한다.

정전압원은 내부저항이 작고, 정전류원은 내부저항이 크다.

안정도는 내부저항과 부하저항의 비율로 판정한다.

이 두 기준이 전원 선정과 회로 등가화의 출발점이 된다.