[예비] RLC 직렬 및 병렬 공진회로

소개글

[예비] RLC 직렬 및 병렬 공진회로에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 기초 이론

4. 실험방법

5. PSpice Simulation

본문내용

성분 일 때(유도성 회로)
RLC 직렬회로는 성분이 우세한 유도성회로()가 되어 전압의 위상이 전류보다 앞서게 된다. 이를 페이저 도로 나타내면 위 그림의 (b)와 같다.
③ 리액턴스 성분 일 때(용량성 회로)
RLC 직렬회로는 성분이 우세한 용량성회로()가 되어 전류의 위상이 전압보다 앞서게 된다. 이를 페이저도로 나타내면 위 그림의 (c)와 같다.
(2) RLC 병렬회로
병렬회로의 경우에는 임피던스를 대신하여 그 역수인 어드미턴스(admittance) 를 이용하여 회로를 해석한다.
어드미턴스 는
이다. 위 회로의 전에 어드미턴스 는
로 된다. 여기에서 을 서셉턴스(susceptance) 로 정의한다.
한편, RLC 병렬회로의 전체 어드미턴스 는 으로부터
으로 되며, 따라서 전테 임피던스 는
으로 된다.
RLC 병렬회로의 공진이란 에서 서셉턴스 성분 의 항, 즉 이 0으로 되어 전체 어드미턴스 가 순수한 저항성분만을 갖는 경우를 말한다. 즉, RLC 병렬회로가 공진을 일으키기 위해서는
의 조건이 충족되어야 하며, 결국
로 되고, 이로부터 RLC 병렬회로의 공진주파수 는
로 된다. 한편 저항(), 인덕터(), 캐패시터()로 흐르는 전류를 각각 , , 라 하면, 전체전류 는
으로 된다.
① 서셉턴스 성분 가 0, 즉 일 때(공진)
RLC 병렬회로는 공진하므로 전압 및 전류는 동위상이 되고, 로 된다. 이를 전류와 전압의 페이저도로 나타내면 위 그림의 (a)와 같다.
② 서셉턴스 성분 일 때(용량성 회로)
RLC 병렬회로는 용량성회로()가 되어 전류의 위상이 전압보다 앞서게 된다. 이를 페이저 도로 나타내면 위 그림의 (b)와 같다.
③ 서셉턴스 성분 일 때(유도성 회로)
RLC 병렬회로는 유도성회로()가 되어 전압이 전류보다 위상이 앞서게 된다. 이를 페이저도로 나타내면 위 그림의 (c)와 같다.
4. 실험방법
(1) RLC 직렬회로
① , , 를 연결하고, 전원 는 파형발생기를 사용하여 의 정현파를 인가하여 위 회로를 구성한다.
② 오실로스코프로 , , 를 각각 측정한다.
:[]
:[]
:[]
③ 를 계산한다.
:[]
④ 파형발생기의 주파수를 변경하면서 과 를 측정하여 기록한다.(는 ⓐ점과 ⓑ점 간의 전압으로 이는 인덕터 과 캐패시터 에 걸리는 전압의 합이다.)
⑤ 공진주파수를 찾는다.(공진주파수에서는 로 되어 상쇄되므로 는 0으로 되며, 이 때 은 최대가 될 것이다. 즉, 가 0으로 되거나 이 최대로 되는 주파수를 찾는다.)
공진주파수 :[]
⑥ 각 주파수에 대하여 을 계산하여 기록한다. 의 값으로 을 사용한다. 공진주파수에서는 이 된다.)
의 주파수 []
5
10
15
20
25
30
35
40
45
공진주파수
0
(2) RLC 병렬회로
① , , , 을 연결하고, 전원 로는 파형발생기로 , 의 정현파를 인가한다.
② 오실로스코프를 저항 의 양단에 접속하고 그 전압이 1 가 되도록 파형발생기의 출력을 조절한다.
③ 멀티미터로 전체전류 와 전류 , , 를 각각 측정한다.
:[]
:[]
:[]
:[]
④ 를 계산한다.
:[]
⑤ 파형발생기의 주파수를 변경하면서 과 을 측정하여 기록한다.(이 때, 주파수를 변 경할 때마다 저항 양단의 전압이 1 를 유지하도록 파형발생기의 출력을 조절한 다. 이는 회로에 공급되는 전류를 일정하게 유지하기 위함이다.)
⑥ 공진주파수를 찾는다.(공진주파수에서는 서셉턴스 성분이 상쇄되어 소멸하므로 이 최 대로 되고, 따라서 도 최대로 될 것이다.)
공진주파수 :[]
의 주파수 []
1
2
3
5
7
10
15
18
20
공진주파수
5. PSpice Simulation
(1) RLC 직렬회로
의 주파수 = 50.329
의 주파수 = 47.7154
simulation 결과 그래프를 보면 식 에 의한 값인 50.329 일 때, 가 0이 되지 않고 여러번의 simulation을 통해 확인한 값인 47.4154 에서 의 값이 0에 가까워짐을 볼 수 있다. 어떻게 해서 이런 결과 값이 나오는지 좀 더 생각을 해봐야 할 것 같다.
※
(1) RLC 병렬회로
의 = 1.7
의 주파수 = 2.321
의 = 1.7
의 주파수 = 2.2
simulation 결과 그래프를 보면 알 수 있듯이 병렬회로에서도 직렬회로에서와 마찬가지로 식 을 통해 나온 이론값인 2.321 에서보다 여러번의 simulation을 통해 도출된 2.2 일 때 그래프가 더 정확히 나온다. 이 또한 직렬회로와 마찬가지로 이런 결과값이 나온 것은 좀더 생각해 봐야 할 것 같다.
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RLC 직렬 및 병렬 공진회로,   RLC,   공진회로