전기전자공학 및 실습 - 테브닌 정리

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전기전자공학 및 실습 - 테브닌 정리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적
2. 이론적 배경
2-1. 테브닌 정리
2-3. 테브닌 정리의 실험적 증명
3. 실험 준비물
4. 실험 과정
5. 실험 결과
6. 실험 고찰

본문내용

단순한 직렬회로가 된다.
부하전류 은 옴의 법칙을 사용하여 다음과 같이 구해진다.
테브닌 방법은 회로해석을 위해 불필요한 부가적 과정을 수반하여 옴의 법칙과 키르히호프 법칙이 더 빠르고 쉬운 방법같이 보일 수도 있다. 그 러나, 위의 예는 테브닌 정리를 설명하기 위해 단순한 회로를 선택했기 때문에 그렇게 보일 뿐이다. 단순한 회로에 대해서도 테브닌 정리의 진가 가 입증될 수 있다. 회로의 다른 부분은 그대로 유지한 상태에서 10개의 서로 다른 값에 대해 부하전류 을 구하는 경우를 생각해 보자. 옴의 법칙과 키르히호프 법칙을 이용하는 경우에는 수식을 10번 적용해야 한 다. 그러나, 테브닌 정리를 이용하면 한번의 테브닌 등가회로 계산으로 각각의 에 대한 을 쉽게 계산할 수 있다.
2-2. 테브닌 정리에 의한 비 평형 브리지 회로 해석
그림 25-2(a)는 비평형 브리지 회로이다. 에 흐르는 전류 를 구하고 자 한다. 테브닌 정리를 이용하여 이 문제를 쉽게 풀 수 있다.
를 부하로 생각한다. 그림 25-2(d)와 같이 부하 에 전류를 공급하 는 테브닌 등가회로로 변환해야 한다.
[그림 25-2] 테브닌 정리를 이용한 비평형 브리지 회로 해석
회로에서 를 제거하고, 그림 25-2(b)의 회로를 에 대해 풀면 테브 닌 전압 를 구할 수 있다. BD와 CD사이의 전압 차는 일 것이다. 전압 와 는 저항 비에 의해 직접 구할 수 있다.
테브닌 저항 는 전압원을 단락 시키고 내부저항으로 대체하여 구할 수 있다. 이 경우에, 를 이상적인 전압원으로 가정하면 내부저항은 0이 다. 따라서, AD는 단락 된다. BC사이의 저항(즉, 테브닌 등가저항)은 그 림 25-2(c)의 회로에서 AD를 단락 시켜 다시 그리면 좀 더 쉽게 보여 질 수 있다. 그림 25-2(c)로부터 를 쉽게 구할 수 있다.
과 의 병렬저항은 다음과 같이 계산된다.
와 의 병렬저항은 다음과 같이 계산된다.
따라서,
이 값을 테브닌 등가회로[그림 25-2(d)]에 대입하여 전류 에 대해 풀 면 다음과 같이된다.
2-3. 테브닌 정리의 실험적 증명
특정 회로망에서 부하 에 대한 와 의 값을 측정에 의해 결정 할 수 있다. 안정화된 전원 공급기의 출력을 로 맞추고, 여기에 저항 값이 인 저항기와 을 직렬로 연결한다. 이 등가회로에서 전류 를 측정할 수 있다. 테브닌 등가회로에서 측정된 가 본래 회로망의 에서 측정된 과 동일하다면, 테브닌 정리의 한 입증이 된다. 완전한 입증을 위해서는 임의의 회로에 대해 이 과정을 여러 번 반복해야 한다.
3. 실험 준비물
전원장치
- Power Supplier
측정계기
- DMM
저항기
- 330 1개
- 390 1개
- 470 1개
- 1.2k 1개
- 2.7k 1개
- 5k, 2 분압기 1개
기타
- 전선, 브레드 보드
4. 실험 과정
1) 저항계를 사용하여 주어진 5개의 저항기의 저항 값을 측정하여 [표 25-1]에 기록한다.
2) 과를 모두 개장하고 전원을 끈 상태에서, 을 사용하여 [그림 25-3]의 회로를 구성한다. 전원을 켜고, 을 닫는다. 를 로 맞춘다. 를 닫고 [그림 25-4]와 같이 부하저항 에 흐르는 전류을 측정한다. [표 25-2]에서 "Original Circuit"아래의 항 에 측정된 값을 기록한다. 는 개방하고, 은 닫힌 상태를 유지한 다.
[그림 25-4] 부하저항 에 흐르는 전류을 측정
3) 을 닫고, 는 개방한 상태로, [그림 25-3]의 BC양단에 걸리는 전 압을 [그림 25-5]와 같이 측정한다. 이 전압이 이다. 표 25-2에 서 ""항의 행에 값을 기록한다. 을 개방하고 전원을 끈다.
[그림 25-5] 의 측정
4) 회로에서 전원을 제거한다. AD사이에 도선을 연결하여 단락 시킨다.
5) 를 개방한 상태로 저항계를 이용하여 B점과 C점사이의 저항 값을 [그림 25-6]과 같이 측정한다. 이 값이 이다. [표 25-2]에서
"" 항의 행에 값을 기록한다.
[그림 25-6] 의 측정
6) 가 되도록 전원을 조정한다. 분압기양단에 저항계를 연결 하고 가 되도록 [그림 25-7]처럼 분압기를 조정한다.
[그림 25-7] 분압기의 조절
7) [그림 25-3]의 회로에서 전류계, , 의 부하 저항기를 분리시 켜 [그림 25-8]과 같이 연결한다. 을 개방하고 전원을 인가한 상태 에서 를 확인한다.
8) 를 닫는다. [그림 25-9]와 같이 을 측정하여 [표 25-2]에서 “Thevenin Equivalent Circuit, Measured" 항의 행에 값을 기 록한다. 를 개방하고 전원을 끈다.
[그림 25-8] 실험과정 7에 대한 테브닌 등가회로
와 의 값은 실험과정 3과 5에서 구해진다.
[그림 25-8] 의 측정
9) 의 측정값을 [표 25-1] 사용하여 [그림 25-3]의 회로에 대해 를 계산한다. [표 25-]2에서 “" 항의 행에 기록한다.
10) 의 측정값을 사용하여 [그림 25-3]의 회로에 대해 를 계산한다(정전압원의 내부 저항은 무시한다). [표 25-2]에서 “항의 행에 값을 기록한다. 를 개방하고 전원을 끈다. "항의 행에 계산값을 기록한다.
11) [표 25-2]에 기록된 와 의 계산값을 사용하여 을 계산한 다. [표 25-2]에서 "" 항의 행에 값을 기록한 다.
5. 실험 결과
390
382
2.7K
2.65K
1.2K
1.18K
470
461
330
324
표 25-1 저항기 측정 저항값
표 25-2 테브닌 정리를 입증하기 위한 측정
Original
Circuit
Thevenin
Equivalent Circuit
330
3.58
3.5814
1.025K
1.025K
2.63
2.63
2.65
[풀이] Calculated ( )
6. 실험 고찰
테브닌 등가저항을 구하기 위해서는 모든 전압, 전류원을 회로에서 제거 하고 저항을 계산하고 테브닌 등가 전압을 구하기 위해서는 을 단락시키고 계산을 해야 한다. 그리고 을 구하기 위해서는 의 값을 모두 알아야 한다.
중간고사를 준비하면서 테브닌 등가회로에 대해 공부하긴 했는데 막상 실험으로 하려니까 어려웠다. 그래도 이번엔 공부를 하고 실험을 해서 인지 다른 실험보다 쉬웠던 것 같다.

키워드

테브닌 정리,   전기전자공학,   전기전자공학 및 실습