[공학실험]반파 및 정파 정류회로 실험 예비 결과 레포트

소개글

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목차

1. 실험 목적

2. 이론
2-1. 반파 정류 회로 (half-wave rectifier circuit)
2-2. 전파 정류 회로 (full-wave rectifier circuit)

3. 필요부품 및 실험기기

4. 실험 방법
4-1. 반파 정류 회로
4-2. 브리지 전파 정류 회로

5. 고찰 및 평가
실험자 #1
실험자 #2
실험자 #3

본문내용

전기를 쓴다고 말하는 것도 실효치 개념으로, 파형의 최대값은 그
Root{2}
배인 약 311V 정도가 될 것이다.
4) 반파정류회로와 전파정류회로에서 입력 및 출력 파형에 대한 주파수의 관계를 각각 비교하고 최대 값과 평균값의 관계에 대하여 설명하라.
반파 정류회로에서는 교류전압의 양의 값만을 취하고 음의 값은 버린다. 따라서 양의 파형만 교류 1주기당 1번만 나타나게 된다. 즉, 반파 정류회로의 주기는 입력파형과 같다.
하지만 전파 정류회로에서는 음의 값을 양의 값으로 바꿔서 취한다. 따라서 교류 1주기당 양의 파형은 2번씩 나타나게 되므로, 주기는 반파 정류회로의 1/2배가 된다. 즉, 입력파형의 두배에 해당하는 주파수를 갖게 된다.
교류파형은 +,-를 주기적으로 반복하므로, 평균값을 취하면 0이 된다. 따라서 교류 파형의 평균값은 반주기 파형의 평균값으로 한다.
반파 정류회로와 전파 정류회로의 최대값-평균값의 관계는 다음과 같다.
V _{dc} =V _{av} = {1} over {T} int _{} ^{} {vdt} = {1} over {2 pi } int _{0} ^{pi } {(V _{p} sinwt)d(wt)= {V _{p}} over {pi } =0.318V _{p}} `(반파`정류회로)
V _{dc} =V _{av} = {1} over {T} int _{} ^{} {vdt} = {1} over {pi } int _{0} ^{pi } {(V _{p} sinwt)d(wt)} = {2} over {pi } V _{p} =0.636V _{p} `(전파`정류회로)
수식 상으로도 알 수 있듯이 전파 정류회로의 평균값은 반파 정류회로의 2배값을 갖는다. 이것은 반파 정류회로에 비해 전파 정류회로가 두배의 효율을 갖는다는것을 뜻한다.
5) 실험소감
간단한 회로를 통한 실험이었지만, 실제 생활에 널리 적용되고 있는 정류회로를 이해하는데 많은 도움이 된 실험이었다. 간단한 구성으로 교류파형을 정류하여 보았는데, 솔직히 말해 직류라고 말하기에는 무리가 있어보이는 파형이었다. 커패시터가 있었다면 직류에 좀 더 가까운 파형을 만들 수 있었을 것이다. 나름대로 정확하게 실험한다고 입력전압을 소수점 셋째자리까지 전부 맞추었고, 오실로스코프에 자까지 사용하여 측정했지만 이론값과의 오차는 여전히 존재했다. 실험 도중 입력전압이 조금씩 변하기도 했고, 아무래도 회로를 구성하는 소자와 도선의 내부저항도 영향을 미친것 같다.
그래도 지금껏 아무 생각없이 지나쳤던 정류회로의 작동원리와 적용이유에 대해 알아보고 공부할 수 있었던 좋은 기회라고 생각한다.
실험자 #3
1) 정류의 의미와 정류하는 목적에 대하여 설명하라.
교류는 쉽게 전압의 크기를 변화시킬 수 있으며, 전력손실을 줄이고, 증폭이 쉬우며, 전기화학작용이 적고, 전선 부식 등이 잘 일어나지 않는 등 직류로 송전하는 것보다 이점이 많다. 직류는 극성을 띄고 있으므로, +,-가 바뀔 경우 위험하므로 교류로서 전달된다. 이러한 이유들로 우리는 교류를 직류로 바꾸어 사용하고 있다. 이렇게 교류파형에서 직류를 뽑아내는 것을 정류라고 한다. 다이오드는 한 방향으로는 전류를 흘리고 그 반대 방향으로는 전류를 차단하는 기능이 있기 때문에 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류기에 사용한다. 정류의 목적은 순수한 직류 또는 어느 정도의 직류성분을 갖는 전압이나 전류를 만든다는 것이다.
(2) 정류기를 사용하는 전기기기의 예를 들어 설명하라.
전원공급장치는 간단한 회로에서 복잡한 전자시스템의 각 부분에 이르기까지 필수적이다. 직류 전원 공급장치는 벽의 콘센트에서 220V, 60Hz의 표준 교류전압을 일정한 직류전압으로 바꾸어 주는 장치로 가장 흔히 볼 수 있는 전기회로의 하나이다. 전원공급장치에 의해 만들어진 전압은 우리가 일상생활에서 사용하는 거의 모든 전자회로의 전원으로 사용된다. 아답터에서도 정류기를 볼 수 있는데 일단 콘센트에서 200볼트 교류전원을 받아서 적정 전압으로 낮춘 뒤 교류전압을 직류 전압으로 바꾼다.
(3) 임의의 교류파형에서 오실로스코프로 파형을 측정한 것과 회로 시험기로 측정한 값의 차이점에 대하여 설명하여라.
반파정류기 출력에서 전위장벽의 영향
이상적인 다이오드는 전위장벽을 무시한다. 실용적인 다이오드 모델을 사용하는 경우에는 0.7V의 전위장벽을 고려해야 한다. 반주기 동안 다이오드가 순방향 바이어스되기 위해서는 입력전압을 전위장벽 이상으로 걸어주어야 한다.
측정기기에서의 오차
직류전원장치 자체에서 오차가 생긴다. 전원장치에 연결된 전원선의 저항성분 때문에 흐르는 전류가 커짐에 따라 전압강하가 일어난다. 임피던스가 측정 장비보다 훨씬 낮은 경우에는 고려하지 않고 측정해도 되지만, 그렇지 않은 경우에는 장비의 입력 임피던스를 감안하여 계산하여야 정확한 값을 얻을 수 있다.
측정 과정에서의 오류
오실로스코프의 눈금은 여러 사람이 볼 때 마다 다르게 볼 수 있으며 같은 사람이라도 보는 방향에 따라 다르게 읽힌다. 교류는 Sin파와 같은 형태로 일정한 값을 가진 것이 아니고 시간에 따라 변한다. 이에 따라 멀티미터는 순간적인 변화를 알기가 힘들다.
(4) 반파정류회로와 전파정류회로에서 입력 및 출력파형에 대한 주파수의 관계를 각각 비교하고, 최대값과 평균값의 관계에 대하여도 비교하여 설명하라.
출력파형에 대한 주파수 관계
전파정류기는 입력의 전주기 360 동안 부하의 한 방향으로 전류가 흐른다.
반파정류기는 반주기 동안만 전류를 흐르게 한다.
전파정류기는 입력 반주기마다 주파수가 2배가 되어 맥동하는 출력전압으로 나타나고,(
f _{1}
=2
f _{1}
)
반파정류기는 입력과 출력의 주파수가 같다. (
f _{2} ``=f _{2}
)
최대값의 관계
정류기의 출력전압에서 다이오드 전압강하를 고려한 출력전압을 구할 때 브리지 정류기의 최대값은 다이오드 전압강하를 두배 고려해야 하므로 최대값이 반파정류에 비해 적게 나타난다.
평균값의 관계
위의 반파정류회로와 전파정류회로의 출력전압그래프에서 면적을 비교하면 반파에 비해 전파정류회로가 2배정도 넓다. 따라서 전파정류의 평균값이 반파 정류 평균값보다 2배 크다.

키워드

반파,   전파,   정류회로,   다이오드,   rectifier,   Kirchhoff,   정현파,   함수발생기