[전자공학실험] RLC 소자의 특성, 교류회로 소자의 임피던스 결과리포트

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목차

1. RLC 소자의 특성

2. 교류회로 소자의 임피던스

본문내용

500
1.128
4366
29.18
이 실험은 RLC 직렬회로 일 때 각 소자에 걸리는 전압과 전류를 측정하는 실험이다.우선, 직렬회로 이기 때문에 전류는 일정하다 그리고 입력전압 V 는 교류회로 의
Vm over sqrt 2
값을 멀티미터기가 직접 계산해서 측정한 실효값이다.
Vm=18V 이므로 Vrms(실효값)=
18 over sqrt 2
이다. 이때, RC 직렬회로의 Vrms 이 RL,RLC 직렬회로의 실효값보다 적게 나오는 것은 커패시터 내부에 존재하는 전하 때문인거 같다.
[실험2]
회로
소자값
입력전압
V
저 항
전 압
VR
인덕터
전 압
VL
커패시터
전 압
Vc
전체 전류
IT
[mA]
R
[k ]
L
[H]
C
[ F]
RC
직렬
5
1
6.367
5.417
3.151
1.066
RL
직렬
5
10
6.380
4.130
3.622
0.816
RLC
직렬
5
10
1
6.380
4.053
3.551
0.138
0.799
RLC 직렬회로의 리액턴스와 임피던스는 측정해서 위상각을 측정하는 실험이다.우선, 우리는 RC회로는 전류가 전압보다 위상이
pi over 2
앞서고 RL회로는 전류가 전압보다
pi over 2
뒤진다는 것을 알고 있다. 한번 실험을 통해 확인해 보자.
이론적으로 RC 회로의 리액턴스는
Xc= 1 over 2pifC
이므로 f=60Hz C=1 F ,
Xc = 1 over {2 * pi * 60 * 1 * 10^-6}
=2653 이다.
실제로 그림 13.7 회로의
Xc = V over Ic = 6.367 over {1.666 * 10^-3} = 2956
을 얻었다. 또 이론적으로 RL회로의 리액턴스는 XL=2 fL 이므로 f=60Hz, L=10H 이므로
XL=2* *60*10=3770 이다.
실제로 그림 13.7회로의
XL= V over IL = 6.380 over 0.816 = 4439
이다.
그럼, RLC 회로의 리액턴스는 X= XL-XC =2 fL - 1/2 fC=1117 의 이론적인 값을 얻는다. 실제 RLC 회로의 리액턴스는 X=4439-2956=1483 값을 얻었다.
또 임피던스 Z=
sqrt { R^2 + X^2}
이므로 이론치, 측정치 모두 옆식에 대입하여 얻을수 있다. 그럼, RC,RL,RLC 회로의 실제 임피던스는 각각 5808,6686,5215 값을 얻을수 있다. 이제 위상 차를 구해 보자.
기울기 = tan =
X over R
, 즉 위상차 =
tan^-1 X over R
로 구할수 있다. 그럼 RC, RL, RLC 직렬 회로는 각각 27.95 ,37.02 ,12.59 의 위상차를 구할수 있다. 이론적으로 RC 회로는 위상차
pi over 2
= 1.5707 만큼 나오므로 27.95 =0.4878 rad 이므로 오차가 굉장히 크다.
RL 역시 이론적으로 1.5707 rad 만큼 나와야 하지만, 37.02 =0.6461 이므로 오차가 굉장히 크다.
[실험 3]
회로
소자값
입력
전압
V
전체 전류(측정치)
R
[k ]
L[H]
C[ F]
IRC
[mA]
IRL
[mA]
IRLC
[mA]
RC
병렬
5
1
4.943
28.31
RL
병렬
5
10
6.259
2.853
RLC
병렬
5
10
1
4.925
29.13
[실험 4]
회로
소자값
리액턴스
소자 전류
IX
[mA]
전체 전류
(계산치)
[mA]
임피던스
Z=V/IT
위상각
R
[k ]
L
[H]
C
[ F]
I t = sqrt { I^2 r + I^2 x }
RC
병렬
5
1
1.864
2.110
2342
62.06
RL
병렬
5
10
1.666
2.079
3011
53.08
RLC
병렬
5
10
1
0.5500
1.128
4366
29.18
RLC 회로의 병렬 회로의 전압과 전류를 재는 실험이다.
이때, 병렬에서 전압을 똑같이 걸린 다는 사실을 안다면 실험 4에서 리액턴스 소자 전류의 값을 쉽게 구할수 있다.
실험 4 는 RLC 병렬 회로에서 실험 3을 토대로 각 소자에 흐르는 전류와 그걸 근거로 전체 전류를 계산하여 실험 3에서 측정한 전체 전류와 비교 하는 실험이다.
RC 회로에서 리액턴스 소자 전류 IX =
Vx over X
이고, Vx는 전체 전압과 같으므로
Ix = 4.943 over 2653 = 1.864 mA
마찬가지로 RL 회로에서 리액턴스 소자 전류 Ix =
Vx over X = V over 4439 = 1.666 mA
RLC 회로에서 리액턴스 소자 전류 Ix=
Vx over X = V over 1483 = 0.5500 mA
이다.
이제 전체 전류를 계산해 보자. 전체 전류 It=
sqrt { I^2 r + I^2 x }
이다. 이때, IR
= Vr over R = V over R
이므로 결국, IT =
sqrt { {V over R}^2 + I^2 x}
그러므로 RC 회로 전체 전류는 2.110 mA 이다. RL 회로 전체 전류 는 2.079mA , RLC 회로 전체 전류 1.128mA 이다.
임피던스 Z=
V over "It"
이므로 RC,RL,RLC 의 임피던스는 각각 2342,3011,4366이다. 앞에 서와 마찬가지로 위상각을 구해 보면
=
tan ^-1 X over R
각각 62.06 ,53.08 ,29.18 이다.
참고 :
http://user.chollian.net/%7Ekimjh94/jungi/jungi_3/jungi3-1.html
http://www.daejin.or.kr/home/shkim/3-1-3-e.htm
http://www.multispace.co.kr/junki/ac/ac_1.htm
http://home.cmh.hs.kr/%7Echoys/test6/eltest2-1-1A.htm
http://chubg.ct.or.kr/html/sin/sin_02.htm
http://www.daejin.or.kr/home/shkim/N%C0%CC%C8%AB%BD%C4%28%BF%B0%B1%A4%BF%A9%C0%FC%29/ac/ac_2.htm
http://members.tripod.lycos.co.kr/brightworld/jidoan/3-1-1-e2.htm

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RLC소자,   RLC,   교류회로,   임피던스,   교류회로의 임피던스,   리액턴스,   전저공학,   회로이론