기초회로실험 05 - RL과 RC회로

소개글

기초회로실험 05 - RL과 RC회로에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 관련이론
2. 실험결과
3. 결론 및 토의
4. 레퍼런스

본문내용

과 에 의해서 복소 전력의 실수부가 평균 전력이 된다. 즉 이다. 복소 전력은 복소수이므로 허수부를 로 정의 한다. 따라서 전압과 전류의 rms 페이저가 ,이면 ,,으로 나타낼 수 있다. 복소 전력 S의 크기인 를 피상 전력 또는 겉보기 전력이라 하며 단위는 VA(volt-ampere)로 한다. 그리고 허수부인 Q는 무효 전력이라 하며 단위는 var(volt-ampere reactive)로 한다. 물론 실수부인 P는 실제 유효 전력으로서 단위는 W이다. 위의 여러 가지 개념들의 전력들을 알기 쉽게 설명한 것이 아래 그림이다.
그림 (a)에서 이므로 전압과 전류이 위상차는 이므로 그림 (b)의 복소 임피던스 Z로부터 과
임을 알 수가 있고 또한 이므로 세가지 유형의 전력은 소자의 임피던스를 이용해서 과
으로 표현 할 수가 있다.
역률
실제 전력인 평균 전력의 겉보기 전력에 대한 비를 역률이라 하며 PF로 나타낸다. 따라서 역률의 정의는 이며 단위는 없다. 그리고 각 는 부하 임피던스의 편각으로 종종 역률각이라 부른다
부하가 순수 저항인 경우는 , PF=1이 되어 평균 전력은 겉보기 전력과 크기가 같다. 그리고 부하가 순수한 리액턴스 소자일 경우는 ,
PF=0이므로 실제 소비하는 평균 전력은 없다. 왼쪽 그림의 a와 같이 부하가 RL인 경우는 부하 편각이
이며, 그림 (b)와 같이 RC 결합인 경우에는 부하 편각이 이다. 그러나
이므로 부하의 상태를 식별하는데 어려움이 없다.
이 문제를 해결하기 위해 역률은 지상 및 진상의 두 종류로 구별하여 이 둘은 전압에 대한 전류의 위상으로 구별횐다. 즉 부하의 전류 위상이 전압 위상에 비해 앞서면 이 부하는 진상 역률을 갖는다고 하고, 반대로 전류 위상이 전압 위상에 비해 뒤지면 이 부하는 지상 역률을 갖는다고 한다. 따라서 RC 부하는 진상 역률을 가지며 () RL 부하는 지상 역률을 가진다.() 예를 들어 임피던스가 인 부하는 0.707의 진상 역률이며 인 부하는 의 지상 역률이다.
2. 실험 결과
<표 6.1> RC 직렬 회로에서 임피던스 측정
계산값
측정값
저항전압
[V]
저항전류
위상차
전류 phasor
임피던스
(a)
1200- j(1591.55)
1.2V
28.8°
(5.36+j(8.44))10-4
876.31 -j(481.76)
(b)
1200- j(795.77)
1.64
36°
(11.16+j(8.11))10-4
586.24-j(425.93)
함수발생기의 함수 종류 = 정현파
주파수 f=1000Hz(주기는 1msec)
전압의 크기는 2볼트(peak-to-peak) - 정현파의 가장 낮은 전압과 가장 높은 전압 차이가 2볼트
,
(a)번 풀이과정
저항전압 은 함수의 높이로 측정하였다.
,
= (5.36+j(8.44))10-4
(b)번 풀이과정
저항전압 은 함수의 높이로 측정하였다.
= (11.16+j(8.11))10-4
<표 6.2> RL 직렬 회로에서 임피던스 측정
계산값
측정값
저항전압
[V]
저항전류
위상차
전류 phasor
임피던스
(a)
1200+ j(628.31)
1.7 V
28.8°
(12.44-j(6.84))10-4
617.12 +j(339.26)
(b)
1200+ j(1256.63)
1.16 V
43.2°
(7.05-j(6.62))10-4
753.85+j(707.91)
함수발생기의 함수 종류 = 정현파
주파수 f=1000Hz(주기는 1msec)
전압의 크기는 2볼트(peak-to-peak) - 정현파의 가장 낮은 전압과 가장 높은 전압 차이가 2볼트
,
(a)번 풀이과정
저항전압 은 함수의 높이로 측정하였다.
= (12.44-j(6.84))10-4
(b)번 풀이과정
저항전압 은 함수의 높이로 측정하였다.
= (7.05-j(6.62))10-4
<표 6.3> RC 회로의 전류
계 산 값
측 정 값
전류 phasor
측정
전류
위상차
전류 phasor
(a)
(2.56+j0.9)10-3
36°
(0.84+j(1.12))10-3
함수발생기의 함수 종류 = 정현파, 주파수 f=1000Hz(주기는 1msec)
전압의 크기는 2볼트(peak-to-peak) - 정현파의 가장 낮은 전압과 가장 높은 전압 차이가 2볼트
,
먼저 계산값을 구하기 위해서 병렬로 연결된 회로를 합하여 직렬로 바꾸고
VS를 Z로 나누어 Ic를 계산한다.
전류 Phasor=
<표 6.4> RL 회로의 전류
계 산 값
측 정 값
전류 phasor
측정
전류
위상차
전류 phasor
(a)
21.6°
(16.98-j(8.89))10-4
함수발생기의 함수 종류 = 정현파
주파수 f=1000Hz(주기는 1msec)
전압의 크기는 2볼트(peak-to-peak) - 정현파의 가장 낮은 전압과 가장 높은 전압 차이가 2볼트
,
먼저 계산값을 구하기 위해서 병렬로 연결된 회로를 합하여 직렬로 바꾸고
=
=
전류 Phasor=
3. 결론 및 토의
- RC/RL 직렬회로에서 임피던스 측정, RC/RL 회로의 전류
항상 눈으로만 측정하다가 오차가 크게 발생해서 Measure을 사용하여 측정하였다.
눈으로 측정할 때보다 쉽고 정확하게 측정할 수 있었다.
커패시터를 회로기판에 연결할 때 가로선에 커패시터 양쪽선을 연결하여서 계속 값이 측정되지 않았다. 회로기판에서 가로축은 항상 전류가 흐르기 때문에 연결을 잘못 한 것이였다. 커패시터를 다른 가로축에 연결해야지만 바른 회로구성이 되어 값이 측정되었다.
측정 임피던스 값과 계산 임피던스 값의 오차가 컸다. 또 측정 전류와 계산 전류의 오차가 크게 났다. 커패시터는 축전기로 전하를 저장할 수 있는데 아예 방전된 상태인 커패시터를 사용해야 하는데 다른 조가 먼저 사용해서 약간 충전이 되어있는 커패시터를 재사용하여서 오차가 발생한 것 같다. 인덕터도 마찬가지 이유에서 오차가 크게 났던거 같다.
병렬에서 전압은 같으므로 RC나 RL 쪽의 전압이 함수발생기의 전압과 같다는 사실만 인지하면 별 어려움 없이 구할 수 있었다.
4. 레퍼런스
- 그림으로 쉽게 배우는 회로이론 / 인터비젼 / 신융기 / p.320 ～ 325
- 회로이론 / 장윤승, 최규식 공저 / 인터비젼 / p.112 ～ 114

키워드

기초회로실험,   RL,   RC,   회로,   직렬회로,   임피던스,   임피던스 측정,   임피던스 결합