전기설비에서 제로크로싱 방식으로 전력을 제어하면 어떤 장점이 있나요?

Question

전기히터나 조명 등 일부 전기설비에서는 사이리스터나 반도체 스위치를 이용해 전력을 제어합니다. 이때 교류 전압이나 전류가 0에 가까운 지점에서 스위칭하는 제로크로싱 방식이 사용되기도 합니다. 일반적인 위상제어 방식과 비교했을 때 제로크로싱 방식의 장점과 한계는 무엇이며, 어떤 부하에 적합한가요?

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

제로크로싱 방식은 교류 전압이 0에 가까운 시점에서 스위칭하여 전압이 큰 순간에 스위치를 켜면서 발생할 수 있는 전기적 잡음과 전자파 간섭을 줄이는 데 유리한 방식입니다. 특히 전기히터처럼 열관성이 큰 부하에서는 여러 교류 주기를 단위로 전력을 조절하는 방식이 실용적으로 사용될 수 있습니다. 반면 위상제어 방식은 매 반주기에서 도통을 시작하는 시점을 조절하므로 전력 조절이 더 세밀할 수 있지만, 파형 왜곡과 고조파 및 전자파 간섭이 증가할 수 있습니다. 제로크로싱 방식은 순간적인 출력 조절이 필요한 부하에는 적합하지 않을 수 있으며, 모터처럼 기동 특성과 부하 특성을 고려해야 하는 설비에 무조건 적용해서는 안 됩니다. 따라서 부하의 종류와 필요한 제어 속도, 허용 가능한 전력 품질을 고려해 제어 방식을 선택해야 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

제로크로싱 방식은 교류 전압이 0에 가까운 지점에서 전력을 켜고 끄는 방식으로 스위치 시 발생하는 전기적 노이즈와 전자파 간섭을 줄이는데 유리합니다. 위상제어 방식보다 회로 구성이 단순하고 전력 제어 시 발생하는 고조파도 줄일 수 있습니다. 다만 전력을 세밀하게 조절하는데 한계가 있고 부하에 따라서 출력 변화가 단계적으로 나타날 수 있습니다. 따라서 전기히터처럼 열 관성이 큰 부하에는 적합할 수 있지만 빠르고 정밀한 출력 조절이 필요한 부하에는 위상제어 방식이 더 유리할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

제로크로싱은 전압이 0이 되는 순간에 켜고 꺼서 노이즈가 거의 없습니다. 왜냐하면은 교류 파형을 훼손하지 않고 그대로 쓰기 때문입니다. 반면에 일반 위상 제어는 파형을 쪼개서 고주파의 노이즈가 심해집니다. 따라서 주변의 기기를 보호하는데 아주 유리한 거죠.

대신에 출력을 잘게 쪼개지 못해서 미세한 제어에는 좀 아쉬운 부분이 있습니다. 왜냐하면은 사이클 단위로 껐다 켜기를 반복하기 때문이죠. 그래서 온도가 천천히 변하는 대용량 전기 히터에 딱 맞겠네요. 그래서 부하 특성을 잘 보고 방식을 골라야 되는 겁니다.