기초 회로 실험 제 21장 최대 전력전송 (결과레포트)

본 내용은 " 기초 회로 실험1 제21장 최대 전력전송 (예비레포트) " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2024.09.01

문서 내 토픽

• 1. 직류전원과 부하 사이의 전력전송

  직류전원이 일정한 경우 부하 저항이 증가를 할수록 직류전원의 전력이 감소를 한다. 그리고 P(L) = [V(PS)/{R(C) + R(L)}]^2 x R(L)에 의해 부하저항에 전달되는 전력은 부하의 저항의 크기에 따라 달라진다. 이때 부하저항에 전달되는 전력의 크기는 부하저항의 크기가 전원의 저항과 같을 때 전력이 가장 크다.

• 2. 최대 전력전송 조건

  표 21-3을 통해 부하의 저항을 0Ω에서 102.04mW인 전원 공급 전력을 10kΩ까지 증가시킬 때 전원 공급 전력이 10kΩ에서 9.10mW로 감소를 한다는 것을 확인을 할 수가 있다. 그리고 부하의 저항 크기를 증가시킬 때, 부하에 걸리는 전력은 100Ω에서 9.8mW이고 1kΩ일때 최대 전력전송 값이 25.4mW로 가장 커지고 10kΩ일 때 8.28mW로 감소를 한다. 즉, R(L) = 1kΩ이면 최대값을 갖으며 질문 1에서 설명된 관계를 만족을 한다.

• 3. 부하 전압과 부하 저항의 관계

  표에서 부하 저항이 0Ω일 때 부하 전압은 0.074V, 100Ω일 때 0.99V임을 알 수가 있다. 마찬가지로 200Ω에서 10kΩ으로 증가시킬 때 전압은 1.72V에서 9.1V로 증가를 한다. 이때 전압 V(L)은 전원 V(PS)이내의 값을 가져야 하므로 전압 V(L)은 전체 합성 저항 중 부하의 저항 크기의 비율에 따라 증가를 하는 것을 알 수가 있다. 즉, V(L) = R(L)/(R(C)+R(L))의 관계를 갖는다는 것을 알 수가 있다.

• 4. 전원 공급기 전력과 부하 저항의 관계

  표에서 보는 것과 같이 부하 저항이 0Ω일 때 P(PS)는 공식에 의해 102.04mW, 100Ω일 때 92.59mW가 된다. 마찬가지 방식으로 부하 저항이 200Ω일 때 84.74mW가 되며 나머지 부하 저항이 400Ω에서 10kΩ으로 증가를 할 때 전원 공급기에 의해 전달되는 전력은 72.46mW에서 9.10mW가 된다. 이 데이터들을 토대로 정리를 하면 부하 저항이 증가를 할수록 부하의 전력이 점점 감소한다는 사실을 알 수가 있다. 즉, 부하와 전원 공급기에 의해 전달되는 전력은 서로 반비례하는 관계임을 알 수가 있다.

• 5. 부하 전력과 부하 저항의 관계

  부하 저항 R(L)이 1kΩ까지 증가를 하면 부하의 전력은 점점 증가하다가 1kΩ일 때 25.4mW로 최대가 되며, 부하 저항이 1kΩ보다 더 커지게 되면 부하 전력이 점점 감소한다는 것을 알 수가 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 직류전원과 부하 사이의 전력전송

  직류전원과 부하 사이의 전력전송은 전력 시스템에서 매우 중요한 부분입니다. 전원과 부하 사이의 전력 전송 효율을 최대화하기 위해서는 전원 전압, 부하 저항, 전선 저항 등 다양한 요소를 고려해야 합니다. 전원 전압과 부하 저항의 관계, 전선 저항에 의한 전압 강하 등을 이해하고 이를 바탕으로 최적의 전력 전송 조건을 설계할 수 있습니다. 이를 통해 전력 시스템의 효율을 높이고 에너지 손실을 최소화할 수 있습니다.

• 2. 최대 전력전송 조건

  직류 전력 전송 시 최대 전력 전송 조건은 매우 중요합니다. 이론적으로 부하 저항이 전원 내부 저항과 같을 때 최대 전력 전송이 이루어집니다. 하지만 실제로는 부하 저항과 전원 내부 저항의 정확한 값을 알기 어려워 이 조건을 만족시키기 어려울 수 있습니다. 따라서 실제 시스템에서는 부하 저항을 최대한 전원 내부 저항에 가깝게 설계하거나, 전압 강하를 최소화하는 방향으로 설계하는 것이 중요합니다. 이를 통해 전력 전송 효율을 높이고 에너지 손실을 줄일 수 있습니다.

• 3. 부하 전압과 부하 저항의 관계

  부하 전압과 부하 저항의 관계는 옴의 법칙에 따라 결정됩니다. 부하 전압은 전원 전압에서 전선 저항에 의한 전압 강하를 뺀 값이 됩니다. 따라서 부하 저항이 증가하면 부하 전압도 증가하게 됩니다. 하지만 부하 저항이 너무 크면 전압 강하가 커져 부하 전압이 낮아질 수 있습니다. 따라서 부하 전압과 부하 저항의 관계를 잘 이해하고 이를 바탕으로 최적의 부하 저항을 설계하는 것이 중요합니다. 이를 통해 전력 전송 효율을 높이고 부하 전압을 안정적으로 유지할 수 있습니다.

• 4. 전원 공급기 전력과 부하 저항의 관계

  전원 공급기 전력과 부하 저항의 관계는 매우 중요합니다. 전원 공급기의 전력 용량은 부하 저항에 따라 달라지기 때문입니다. 부하 저항이 작으면 전류가 증가하여 전원 공급기의 전력 용량이 커져야 합니다. 반대로 부하 저항이 크면 전류가 감소하여 전원 공급기의 전력 용량이 작아도 됩니다. 따라서 부하 저항에 맞는 적절한 전원 공급기를 선택하는 것이 중요합니다. 이를 통해 전력 전송 효율을 높이고 전원 공급기의 과부하를 방지할 수 있습니다.

• 5. 부하 전력과 부하 저항의 관계

  부하 전력과 부하 저항의 관계는 전력 공식 P = V^2/R에 따라 결정됩니다. 부하 전압이 일정할 때 부하 저항이 감소하면 부하 전력이 증가하게 됩니다. 반대로 부하 저항이 증가하면 부하 전력이 감소하게 됩니다. 따라서 부하 전력을 원하는 수준으로 유지하기 위해서는 부하 저항을 적절히 조절해야 합니다. 이를 통해 전력 전송 효율을 최대화하고 부하 전력을 안정적으로 공급할 수 있습니다.