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1[전기공사기사 필기] 19년 2회차
다음 회로망에서 입력전압을 V1(t), 출력전압을 V2(t)라 할 때, 문제 이미지 에 대한 고유주파수 ωn과 제동비 ζ의 값은? (단, R = 100Ω, L = 2H, C = 200μF 이고, 모든 초기전하는 0 이다.)
문제 이미지
1
ωn = 50, ζ = 0.5
2
ωn = 50, ζ = 0.7
3
ωn = 250, ζ = 0.5
4
ωn = 250, ζ = 0.7
해설

그림은 R−L 직렬에 C가 이어지고 커패시터 양단에서 V2(t)를 뽑는 직렬 RLC 회로다. 분압으로 전달함수를 세우면 V2(s)V1(s)=1sCR+sL+1sC=1LCs2+RLs+1LC\dfrac{V_2(s)}{V_1(s)}=\dfrac{\frac{1}{sC}}{R+sL+\frac{1}{sC}}=\dfrac{\frac{1}{LC}}{s^2+\frac{R}{L}s+\frac{1}{LC}} 이다.

2차계 표준형 ωn2s2+2ζωns+ωn2\dfrac{\omega_n^2}{s^2+2\zeta\omega_n s+\omega_n^2} 과 비교하면 ωn=1LC\omega_n=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}, 2ζωn=RL2\zeta\omega_n=\dfrac{R}{L} 이다.

주어진 값 R=100Ω, L=2H, C=200μF를 대입하면 ωn=12×200×106=14×104=10.02=50rad/s\omega_n=\dfrac{1}{\sqrt{2\times200\times10^{-6}}}=\dfrac{1}{\sqrt{4\times10^{-4}}}=\dfrac{1}{0.02}=50\,\mathrm{rad/s} 이다.

제동비는 ζ=R2Lωn=1002×2×50=0.5\zeta=\dfrac{R}{2L\omega_n}=\dfrac{100}{2\times2\times50}=0.5 이다. 즉 고유주파수 50, 제동비 0.5부족제동 응답이 된다.

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