제품의 특성이나 규격서에는 쓰여 있지 않는 파라미터인 부품의 전력량을 신속하게 확인하는 몇 가지 방법이 있습니다.
설계에 있어 대단히 중요하기 때문에 제품 설명에 정격이 반드시 필요하다는 이유로 많은 부품들이 이 정격을 표기합니다. 몇 가지를 예로 들자면 전원 공급기, 저항, 대부분의 AC 또는 DC 팬, 대부분의 AC 또는 DC 모터 그리고 전력을 직접적으로 다루는 모든 부품들이 포함됩니다. 하지만, (전력)정격이 표기되어 있지 않는 많은 전자 부품들이 있어 우려가 되기도 합니다. 질문한 부품의 형태에 따라 답변이 달라질 것입니다. 전력 계산에 활용하는 두 가지 기본적인 공식이 있습니다.
여기서 "I"는 측정/계산한 전류, V는 측정/계산한 전압이며, R은 전류가 흐르는 경로의 저항 값입니다.
전력 정격의 세 가지 유형
세 가지 유형의 전력 정격을 고려해야 합니다. (공급 측의)생성 전력, (부하 측의)소비 전력, 그리고 부품이 고장 전 처리할 수 있는 절대 최대 값인 최대 전력 정격이 있으며 이는 부품의 형태에 따라 부하 측 또는 공급 측 중 한 곳이 될 수 있습니다. 예를 들어, 전력 컨버터에는 최대 입력 전류 조건과 최대 출력 전류 사양이 있을 것입니다. 입력 전류가 부하를 초과하면 전원 공급기는 과부하 되어 고장 날 것입니다. 부하로 인해 요구 출력 전류가 초과되면, 부하는 제대로 작동하지 않고 전원 공급기는 오래가지 못할 것입니다.
수동 소자
믿기지 않겠지만, 커패시터와 인덕터는 완벽한 소자가 아닙니다. ESR(Equivalent Series Resistance, 등가 직렬 저항)과 DCR(DC Resistance, DC 저항) 같은 것들로 인해 누설이라 불리는 요인이 발생하기 때문입니다. 누설은 소자 내 모든 재료들은 저항 값이 결정되는 방법에 따라 일종의 저항성 손실 값을 가지고 있다는 사실에 기반합니다. 일반적으로 소자들의 규격서에 해당 등가 값들이 기재되어 있습니다.
커패시터
Digi-Key에 등록 된 모든 커패시터는 전압 정격은 있지만, 전류나 전력 정격은 없습니다. 커패시터는 대개 회로 설계 시 사용된 최대 전압에 좌우됩니다. 전류 수치를 누락한 전후 관계는 커패시터의 기본적인 동작에 그 근거가 있습니다. 커패시터가 발진하지 않는 곳에 사용되면 누설은 극히 미약해서 소자에 의한 전력 소모는 거의 없을 것입니다. 아래 공식에 따라 기생 전력 손실을 계산하십시오:
여기서 "I"는 도선에 흐르는 측정/계산된 전류이며 RESR은 직렬 등가 저항입니다. 옴의 법칙은 V = I x R이며 (전력 방정식도 마찬가지로)대수학을 사용하여 바꿀 수도 있습니다. 이런 세 가지 부품들이 조합하여 함께 동작하는 AC 어플리케이션이나 발진하는 DC 어플리케이션에서는 저항 값에 기반하여 전력 손실을 계산하는 것이 쉽습니다. 엄밀히 말하자면 커패시터 레이어 간의 전기장 격리로 인해 전류는 커패시터를 통과하지 못하지만, 커패시터 양 쪽 전위에 차이를 발생시킬 만큼 충분히 빠르게 전압이 변화하면 전류가 전도될 수 있습니다.
인덕터
Digi-Key의 인덕터에는 전류 정격은 있지만, 전압 또는 전력 정격은 없습니다. 인덕터는 회로 설계 시 사용된 최대 전류에 좌우됩니다. 인덕터가 고장 전 처리할 수 있는 전력량을 계산하기 위해, 회로에 사용된 전압에 전류 정격을 곱하십시오. 인덕터의 저항성분으로부터 전력 손실을 계산하기 위해서는, DC 저항(DCR)을 취해 P=I^2*R 공식에 대입하면 의미 있는 손실이 있는 지 확인할 수 있습니다.
케이블과 전선
전선에서 특히 주의할 점은 사용 된 와이어 게이지에 의해 최대 전류가 결정된다는 것입니다. 아래는 30℃에서의 4/0에서 24AWG 굵기 단일 코어 케이블의 전류 량에 대한 표입니다. 데이터는 전선의 시험 방법에 따라 달라질 수 있습니다.
와이어 게이지의 전류용량 표
| AWG 크기 | 전류용량(Amps) |
|---|---|
| 4/0 | 325 |
| 3/0 | 275 |
| 2/0 | 225 |
| 1/0 | 200 |
| 1 | 180 |
| 2 | 170 |
| 3 | 154 |
| 4 | 120 |
| 6 | 95 |
| 8 | 75 |
| 10 | 52 |
| 12 | 34 |
| 14 | 24 |
| 16 | 20 |
| 18 | 9.5 |
| 20 | 6.0 |
| 22 | 5.0 |
| 24 | 3.5 |
전류를 측정 또는 표와 비교하거나 계산한 후에는, 케이블이 처리할 수 있는 정격 전력 계산을 위해 정격 전압에 전류를 곱하십시오.
능동 소자
능동 소자도 전력량 확인에는 동일한 공식이 적용됩니다. 반드시 언급되어야 할 부분은 대부분의 소자에는 최대 전류와 최대 전압 정격이 있다는 것입니다. 따라서 이런 방식으로 전력량을 계산하면, (부하 측 또는 공급 측에 따라)최대 소비 또는 생성 전력이 됩니다. 그리고 모터나 팬과 같은 일부 부품들은 팬이 구동되는 조건에 따라 구동 전류와 전압이 가변적이며, 일반적으로 제조사들이 공칭 값을 부여해서 공칭 전력을 계산할 수 있습니다. 이는 팬/모터가 최적의 조건에서 소모하는 값과 비슷할 것이나 조건이 충족되지 않으면 다를 수 있습니다. 방열판을 필요로 하는 부품들 또한 전압 또는 전류가 가변적이며 적절한 방열판 사용이 권장되나 사용치 않을 시 달라 질 수 있습니다.
COB LED의 전력량을 확인하는 방법을 예를 들 텐데, 이는 보다 자세한 내용이 필요해서 별도 게시글에서 다루도록 하겠습니다. 아래는 게시글 입니다:
RMS 정격
전력량의 마지막 주제는 평균 제곱근 정격 전압 및 전류를 가지는 부품들 입니다. 이런 부품들은 교류 전류 어플리케이션이나 일부 발진 DC 회로에 사용됩니다. 여전히 이런 값으로 전력을 계산할 수 있지만 결과 또한 RMS 값일 것입니다. 복잡한 AC 급전망에서 절대 전력 값을 계산하는 것은 복잡하기 때문에 대부분의 제조사들은 RMS 값에만 관심이 있을 것입니다.
영문 원본: How to Determine Wattage