목차
1. 목적
2. 관련이론
(1) 다이오드 특성
(2) 단상 반파 정류기
(3) 단상 전파 정류기
(4) 정류기의 성능 표시 파라미터
3. 실험내용
❏ 결론 및 고찰
2. 관련이론
(1) 다이오드 특성
(2) 단상 반파 정류기
(3) 단상 전파 정류기
(4) 정류기의 성능 표시 파라미터
3. 실험내용
❏ 결론 및 고찰
본문내용
비교해 보면 다른 것은 다 같으나 출력전압에서 반파보다 전파에서의 평균값과 실효값이 18V정도 높다. 이것이 전파정류가 가지는 큰 장점이다. 실효값이 높으면 전력을 더 많이 공급해 줄 수 있기 때문이다.
파형율 , 맥동율 이다. 파형율이 1에 가까울수록, 맥동율이 0에 가까울수록 직류에 가까운데 파형율과 맥동율이 각각 반파보다 1과 0에 가까우므로 반파보다는 전파가 직류에 가까운 파형을 가진다.
3.3 커패시터 필터의 효과
실험목적
브리지 정류 회로에서의 R부하에서 커패시터를 추가했을 때 C와 R을 변화시키면서커패시터의 효과를 알아본 후 각각을 비교분석한다.
(1) 브리지 정류기에서 입력전압 60V, R=60Ω, C=235μF 일 때 입력전압과 입력전류, 출력전압을 측정하라. 그리고 출력전압의 평균값과 실효값을 오실로스코프로 읽어 표 4.1에 기록하라.(주의점 : 실험중 L은 단락시켰다→추가시켜도 별 변화가 없다.)
(2) 브리지 정류기에서 입력전압 60V, R=60Ω, C=470μF 일 때 실험(1)을 되풀이 하라.
(3) 브리지 정류기에서 입력전압 60V ,R=60Ω, C=940μF 일 때 실험(1)을 되풀이 하라.
실험결과 및 분석
입력전류
출력전압
60V, R=60Ω, C=235μF
60V, R=60Ω, C=470μF
60V, R=60Ω, C=940μF
실제 실험에서는 RL부하에서 L을 단락시키고 실험하였다. L값의 변화가 출력전압과 입력전류의 파형에 영향을 미치지 않기 때문에 이렇게 실험했다. 그 다음 C를 계속 증가시키면서 변화를 관측하고 구한 값들을 표에 적었다. 출력파형을 눈으로만 보아도 그 차이를 뚜렷히 느낄 수 있다. C를 증가시킬수록 출력전압의 리플이 작아지면서 직류에 가까워짐을 확인 가능했다. 또 C가 증가될수록 입력파형이 정현파 형태가 되어가는 것도 확인할 수 있다.
입력전류
출력전압
60V, R=60Ω, C=940μF
60V, R=150Ω, C=940μF
60V, R=300Ω, C=940μF
(4) 실험 (3)에서 부하 R이 150Ω, 300Ω일 때 실험(1)을 각각 되풀이 하라.
이번에는 R을 크게 만들면서 출력전압을 확인해보았다. R이 커질수록 출력전류는 점점 작아지고 출력전압은 직류에 가까워졌으며 마지막 경우엔 눈으로 보기에 직류에 근접했다. 앞의 실험에 비해 C 용량이 크기 때문에 보다 정류가 잘 되었다고 할 수 있다.
R=60Ω
C=235μF
C=470μF
C=940μF
Vo(V)
71.4
74.8
75.1
Vrms(V)
72
75
75.2
FF
1.0084
1.0027
1.001
RFv
0.1299
0.073
0.052
C=940μF
R=60Ω
R=150Ω
R=300Ω
Vo(V)
75.1
81
82.8
Vrms(V)
75.2
81
82.8
FF
1.001
1.000
1.000
RFv
0.052
0
0
R이 일정할 때 C를 크게 할수록 파형률(FF)이 1에 가까워지고, 맥동율(RFv)이 0에 가까워지는 것으로 보아 출력파형이 직류에 가깝게 정류 되어 감을 확인할 수 있었다. 마찬가지로 C가 일정할 때 R을 크게 할수록 파형률과 맥동율이 직류성분 특성에 가까워졌다. 따라서 결론을 내린다면 R과 C의 값을 증가시킬수록 출력전압의 정류 성능이 좋아지게 되고 출력전압이 직류에 가까이 정류된다고 할 수 있다.
입력전류는 기본파성분의 실효값을 구하지 못해 총고조파 왜율을 구하지 못했지만 R이 일정할 때 C를 점점 크게 하면 정현파에 가까워지는 것으로 보아 총고조파 왜율은 0으로 가까워지는 것을 예상할 수 있다. 그리고 C가 일정하고 R을 점점 크게 변화시키면 입력전류가 점점 작아져 총고조파 왜율은 계속 커질 것을 예상할 수 있다.
결론 및 고찰
첫 번째 실험은 단상반파정류회로 실험으로써 저항부하만을 가질 때 출력전압과 다이오드 전압의 특성을 확인하는 실험이었다. 다이오드가 도통될 때 출력전압이 나타나고 역 바이어스 일 때는 전압이 0이 됨을 확인 할 수 있었다. 다이오드전압의 경우는 출력전압과는 반대의 양상을 나타내었다. 이 실험과 연관된 실험이 세 번째 실험인 단상 전파회로실험이다. 브리지 정류기를 사용하여 정류시키는데 전파 정류된 출력을 얻을 수 있다. 반파정류에 비해 가는 이점은 실효값이 높아서 더 높은 전력을 부하에 걸 수 있다는 것이다. 실제 실험결과도 이와 일치했다.
R-L부하 실험에서는 환류다이오드가 없을 때와 있을 때로 구분하여 R과C의 변화에 따른 출력전압과 저항의 양단전압을 측정했다. 저항의 양단전압이 0이 되는 지점이 전류가 없는 지점 즉 전류도통각을 의미하고 이를 측정해 보니 특정 값을 구해 낼 수 있었다. 이 값은 R과 L의 값에 따라 달라지는데 L이 커지면 전류도통각이 360도에 가까워지고 R이 커지면 180도에 가까워진다. 환류다이오드를 설치하고 도통각을 보면 R,L값의 변화에 상관없이 180도로 일정하다. 그리고 출력전류를 비교했을 때 환류다이오드를 설치하면 연속적이고 리플이 작아짐을 볼 수 있다. 이런 전체적인 환류다이오드의 유무에 따른 변화로 보아 환류다이오드의 좋은 점을 알 수 있었다.
마지막 실험은 C를 RL부하에 달아서 출력전압을 측정했다. L이 영향을 미치지 않는다는 것을 알고 있으므로 단락시켰다. 그 결과 R과 C의 증가에 따라서 출력파형이 직류에 더욱 가까워짐을 확인가능했다. 이를 통해 C가 필터로써의 역할을 제대로 하고 있음을 알 수 있었다. 그리고 R이 커질 때 시정수()가 커져 파형의 변화시간을 커지게 해 출력파형이 직류에 더욱 가까워짐도 알 수 있었다. 파형의 직류성을 알아보는데 있어서 파형율과 맥동율을 가지고 판단을 할 수 있었다. R과 L의 값을 상당히 크게 준 실험에서 파형율이 1 맥동율이 0인 거의 직류성분을 구할 수 있었다.
이번 실험을 통해서 정류회로를 직접 구현해 볼 수 있었고 각 단파, 전파의 차이점 또 정류회로내에서 소자들의 역할에 대해 이해하는데 많은 도움이 되었다. 다만 총고조파 왜율을 구하는데 있어서 오실로스코프 사용법 미숙으로 구할 수는 없었지만 총고조파 왜율의 뜻을 알 수 있었고 이것을 통해 파형의 변화로 값의 변화를 어느 정도 예측할 수 있었다.
파형율 , 맥동율 이다. 파형율이 1에 가까울수록, 맥동율이 0에 가까울수록 직류에 가까운데 파형율과 맥동율이 각각 반파보다 1과 0에 가까우므로 반파보다는 전파가 직류에 가까운 파형을 가진다.
3.3 커패시터 필터의 효과
실험목적
브리지 정류 회로에서의 R부하에서 커패시터를 추가했을 때 C와 R을 변화시키면서커패시터의 효과를 알아본 후 각각을 비교분석한다.
(1) 브리지 정류기에서 입력전압 60V, R=60Ω, C=235μF 일 때 입력전압과 입력전류, 출력전압을 측정하라. 그리고 출력전압의 평균값과 실효값을 오실로스코프로 읽어 표 4.1에 기록하라.(주의점 : 실험중 L은 단락시켰다→추가시켜도 별 변화가 없다.)
(2) 브리지 정류기에서 입력전압 60V, R=60Ω, C=470μF 일 때 실험(1)을 되풀이 하라.
(3) 브리지 정류기에서 입력전압 60V ,R=60Ω, C=940μF 일 때 실험(1)을 되풀이 하라.
실험결과 및 분석
입력전류
출력전압
60V, R=60Ω, C=235μF
60V, R=60Ω, C=470μF
60V, R=60Ω, C=940μF
실제 실험에서는 RL부하에서 L을 단락시키고 실험하였다. L값의 변화가 출력전압과 입력전류의 파형에 영향을 미치지 않기 때문에 이렇게 실험했다. 그 다음 C를 계속 증가시키면서 변화를 관측하고 구한 값들을 표에 적었다. 출력파형을 눈으로만 보아도 그 차이를 뚜렷히 느낄 수 있다. C를 증가시킬수록 출력전압의 리플이 작아지면서 직류에 가까워짐을 확인 가능했다. 또 C가 증가될수록 입력파형이 정현파 형태가 되어가는 것도 확인할 수 있다.
입력전류
출력전압
60V, R=60Ω, C=940μF
60V, R=150Ω, C=940μF
60V, R=300Ω, C=940μF
(4) 실험 (3)에서 부하 R이 150Ω, 300Ω일 때 실험(1)을 각각 되풀이 하라.
이번에는 R을 크게 만들면서 출력전압을 확인해보았다. R이 커질수록 출력전류는 점점 작아지고 출력전압은 직류에 가까워졌으며 마지막 경우엔 눈으로 보기에 직류에 근접했다. 앞의 실험에 비해 C 용량이 크기 때문에 보다 정류가 잘 되었다고 할 수 있다.
R=60Ω
C=235μF
C=470μF
C=940μF
Vo(V)
71.4
74.8
75.1
Vrms(V)
72
75
75.2
FF
1.0084
1.0027
1.001
RFv
0.1299
0.073
0.052
C=940μF
R=60Ω
R=150Ω
R=300Ω
Vo(V)
75.1
81
82.8
Vrms(V)
75.2
81
82.8
FF
1.001
1.000
1.000
RFv
0.052
0
0
R이 일정할 때 C를 크게 할수록 파형률(FF)이 1에 가까워지고, 맥동율(RFv)이 0에 가까워지는 것으로 보아 출력파형이 직류에 가깝게 정류 되어 감을 확인할 수 있었다. 마찬가지로 C가 일정할 때 R을 크게 할수록 파형률과 맥동율이 직류성분 특성에 가까워졌다. 따라서 결론을 내린다면 R과 C의 값을 증가시킬수록 출력전압의 정류 성능이 좋아지게 되고 출력전압이 직류에 가까이 정류된다고 할 수 있다.
입력전류는 기본파성분의 실효값을 구하지 못해 총고조파 왜율을 구하지 못했지만 R이 일정할 때 C를 점점 크게 하면 정현파에 가까워지는 것으로 보아 총고조파 왜율은 0으로 가까워지는 것을 예상할 수 있다. 그리고 C가 일정하고 R을 점점 크게 변화시키면 입력전류가 점점 작아져 총고조파 왜율은 계속 커질 것을 예상할 수 있다.
결론 및 고찰
첫 번째 실험은 단상반파정류회로 실험으로써 저항부하만을 가질 때 출력전압과 다이오드 전압의 특성을 확인하는 실험이었다. 다이오드가 도통될 때 출력전압이 나타나고 역 바이어스 일 때는 전압이 0이 됨을 확인 할 수 있었다. 다이오드전압의 경우는 출력전압과는 반대의 양상을 나타내었다. 이 실험과 연관된 실험이 세 번째 실험인 단상 전파회로실험이다. 브리지 정류기를 사용하여 정류시키는데 전파 정류된 출력을 얻을 수 있다. 반파정류에 비해 가는 이점은 실효값이 높아서 더 높은 전력을 부하에 걸 수 있다는 것이다. 실제 실험결과도 이와 일치했다.
R-L부하 실험에서는 환류다이오드가 없을 때와 있을 때로 구분하여 R과C의 변화에 따른 출력전압과 저항의 양단전압을 측정했다. 저항의 양단전압이 0이 되는 지점이 전류가 없는 지점 즉 전류도통각을 의미하고 이를 측정해 보니 특정 값을 구해 낼 수 있었다. 이 값은 R과 L의 값에 따라 달라지는데 L이 커지면 전류도통각이 360도에 가까워지고 R이 커지면 180도에 가까워진다. 환류다이오드를 설치하고 도통각을 보면 R,L값의 변화에 상관없이 180도로 일정하다. 그리고 출력전류를 비교했을 때 환류다이오드를 설치하면 연속적이고 리플이 작아짐을 볼 수 있다. 이런 전체적인 환류다이오드의 유무에 따른 변화로 보아 환류다이오드의 좋은 점을 알 수 있었다.
마지막 실험은 C를 RL부하에 달아서 출력전압을 측정했다. L이 영향을 미치지 않는다는 것을 알고 있으므로 단락시켰다. 그 결과 R과 C의 증가에 따라서 출력파형이 직류에 더욱 가까워짐을 확인가능했다. 이를 통해 C가 필터로써의 역할을 제대로 하고 있음을 알 수 있었다. 그리고 R이 커질 때 시정수()가 커져 파형의 변화시간을 커지게 해 출력파형이 직류에 더욱 가까워짐도 알 수 있었다. 파형의 직류성을 알아보는데 있어서 파형율과 맥동율을 가지고 판단을 할 수 있었다. R과 L의 값을 상당히 크게 준 실험에서 파형율이 1 맥동율이 0인 거의 직류성분을 구할 수 있었다.
이번 실험을 통해서 정류회로를 직접 구현해 볼 수 있었고 각 단파, 전파의 차이점 또 정류회로내에서 소자들의 역할에 대해 이해하는데 많은 도움이 되었다. 다만 총고조파 왜율을 구하는데 있어서 오실로스코프 사용법 미숙으로 구할 수는 없었지만 총고조파 왜율의 뜻을 알 수 있었고 이것을 통해 파형의 변화로 값의 변화를 어느 정도 예측할 수 있었다.
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