[기초회로실험] 상호 인덕턴스와 변압기 : 이상적인 변압기의 특성과 최대전력전달의 법칙을 이해하고, 실험적으로 확인한다

소개글

[기초회로실험] 상호 인덕턴스와 변압기 : 이상적인 변압기의 특성과 최대전력전달의 법칙을 이해하고, 실험적으로 확인한다에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 준비물

3. 기초이론
　(1) 전자유도
　(2) 자체 인덕턴스
　(3) 상호 인덕턴스
　(4) 자체 인덕턴스와 상호 인덕턴스와의 관계

4. 실험 진행 및 결과

5. 예비보고서

6. 실험 결과 및 분석

본문내용

커지면 전류가 줄어들어 전력은 약해지게 된다.반대로 전류를 높이기 위해 부하의 임피던스를 줄이면 전원의 내부 임피던스의 영향을 받아 전원의 출력전압이 줄어들게 된다. 결국 가장 최적의 부하 저항은 전원의 항에 강하되는 전압과 부하에 강하되는 전압이 같을 때이므로 임피던스 정합을 하여야 된다.
문제4. 그림 14-q1의 회로에서 부하 이 10[Ω], 20[Ω] 일 때 전원으로부터 공급되는 전력, 부하에 전달되는 전력, 그리고 전력 전달 효율을 구하시오.
1) =10[Ω]일 때
전류는 A
공급되는 전력은
부하에 전달되는 전력은
전력 전달 효율은
2) =20[Ω]일 때
전류는 A
공급되는 전력은
부하에 전달되는 전력은
전력 전달 효율은
6. 실험 결과 및 분석
1. [변압기 회로] <그림 14-3> 회로를 구성하고 =3.3㏀, =1㏀, 의 주파수는 10㎑가 되도록 조절하였다. 의 진폭이 10V 일 때 와 값을 이론적으로 예측하고 실제 측정하여 표 14-1에 기록하였다.
n1:n2=12:110
이론값
측정값
=3.3K
10V
10V
=6.8K
10V
10V
=3.3K
1.092V
0.82V
=6.8K
1.092V
0.82V
⇒
※ 이론값 :
※ 이론값 :
이상적인 변압기라고 한다면 손실이 없이 인덕터 값이 무한히 크다. 하지만 실제로는 유한한 값을 가지지만 저항 값보다는 임피던스값이 큰 것은 확실하다. 그래서 전류가 아주 미미하게 흐르고 SOURCE 전압이 거의다 인덕터에 걸리는 것으로 생각할 수 있으므로 는 SOURCE VOLTAGE값과 같다고 생각 할 수 있을 것이다.
변압기 회로의 경우 변압기를 조정해 110 V에서 12V로 변압해주는 부분을 연결 10V를 가하였을때, 110V에서 12V로 변압한 비율로 변압이 되는지를 확인해 보았다. 실험은 이론수치대로 거의 근접하게 나왔으며, 변압기 내부의 권선수 비에 의해 전압이 변화된것을 볼 수 있다.
2. [최대전력전달] 그림 14-4의 회로에서 =10V 로 고정하고, 을 변화시키면서 을 측정하여, 에 전달되는 전력 을 계산해서 <표 14-2>에 기록하였다.(최대전력전달점을 찾기 위해 먼저 1000Ω단위로 실험 후 100Ω단위로 정확도를 높여라). 단, 전압계 하나를 출력단자에 연결하여 을 변화시킬 때마다 가 10V로 일정하도록 직류 전원장치를 조정해줬다. 이 최대가 되는 과 을 알아보자.
<표 14-2>
(2) 최대전력전달
=1K
0
0.02
-----------
0.025
-----------
1000
58.71
3.45
0.025
99.28
2000
59.42
1.77
0.025
98.61
3000
59.68
1.19
0.025
97.94
4000
59.77
0.89
0.025
97.27
5000
59.86
0.72
0.025
96.64
6000
59.95
0.60
0.025
96.00
7000
60.01
0.51
0.025
95.33
8000
60.02
0.45
0.025
94.74
9000
60.04
0.40
0.025
94.12
10000
측정불가
-----------
------------
------------
x+100
45.55
20.7
0.025
99.88
x+200
52.66
13.9
0.025
99.82
x+300
54.86
10.0
0.025
99.75
x+400
55.00
7.56
0.025
99.67
x+500
56.96
6.49
0.025
99.62
x+600
57.49
5.51
0.025
99.55
x+700
57.85
4.78
0.025
99.48
x+800
58.22
4.24
0.025
99.41
x+900
58.43
3.79
0.025
99.34
다음으로 행하여진 실험은 최대전력 전달로 구하고자 하는 부하를 기준으로 반대편을 테브닌 등가하였을 때 그 테브닌 저항의 값과 부하저항의 값이 같을때 최대 전력을 낼수 있고 효율이 50% 에 이르는것을 확인해 보는 실험이다. 그러나 실험을 약간 변형을 하였다. 우선은 (1)실험에서 구성한 변압기 회로에 반대편에 가변저항을 달아서 가변저항을 돌리면서 최대 효율이 어디서 나타나는지 확인 하는 실험으로 전환하였다. 만약 원래대로 DC전압을 사용해서 직렬로 회로 구성을 했다면 1000에서 최대 효율이 나타나는 것이 이론적인 값이다. 실제로 처음에 실험이 바뀐 줄 모르고 직렬로 DC전압을 주어 그 때의 전압들을 측정하였었는데, 그 값으로 전력을 계산했을때는 테브닌 저항의 값인 1000으로 가변저항을 맞추었을때 최대 전력값을 나타냈다. 하지만 실험이 변형되어서, 다시 실험에 임했는데, 우선은 오실로스코프가 정확한 전압을 잡아내지 못하였고, 그 값 또한 변화가 없었다. 그래서 결국 마이크로미터기로 교류전압 모드로 놓고 그 값을 측정했다. 우선은 1K에서최대 전력이 나올수 없는 이유에 대해서 설명하면, 전압원의 전압이 저항의 값이 어떠한 값을 가지든지 에 걸렸다. 즉, 이말은 전류가 흐르긴 흐르되, 변압기의 저항이 아주 큼으로써 미세한 전류가 흐르고, 그 SOURCE전압이 그대로 변압기에 다 걸리는 것 처럼 된다는 것이다. 그래서 SOURCE전압이 변압기 1차측에 다 걸린다고 하면, 2차측 인덕터에 걸리는 전압은 그대로 권선수비만큼 감소되어 걸리게 된다. 따라서 2차측 전압은 항상 일정할 수 밖에 없다. 이 값은 SOURCE전압을 10V로 줬을때 10V의 12/110만큼의 전압, 즉 1.092V가 그대로 걸리는데, 이 전압은 변압기2차측에 달아준 가변저항값과는 전혀 관계가 없다는 것이다. 말 그대로 전압값이 1.092V가 그대로 걸리고, 가변저항값에 따라 2차측 회로에 흐르는 전류의 값 만이 달라지지 전압의 값은 변화가 없다. 따라서 이번 실험은 최대 효율을 구할수 있는 회로가 아니었다고 생각된다. 만약, 저항이 변압기와 거의 비슷하였다면, Vp에 걸리는 전압이 달라졌을것이고, 변압기로 인해 2차측에 인가되는 전압도 달라졌을 것이다. 그러면 가변 저항의 값에 따라서 최대전력이 발생하는 부분을 찾을 수 있었을 것이다. 그렇지만 이 실험에서는 전압이 상수값으로 2차측에 걸리기 때문에 그냥 에 의해 저항이 작으면 작을수록 효율이 크게 나타난다.

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