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전력기기실험 실험 9. 리튬이온 배터리 기본특성실험 결과보고서

전력기기실험결과레포트담당교수:학과:학번:이름:목차실험 명2실험 개요2실험 결과2결과 보고서11실험 고찰14실험명실험 9. 리튬이온 배터리 기본특성실험2. 실험 개요최근 화석연료에 의한 지구 온난화의 주원인인 온실가스 배출 억제를 위해 태양광, 풍력, 연료전지 등의 신재생에너지가 각광받고 있다. 더욱이, 이러한 신재생에너지를 저장할 수 있는 에너지저장장치의 수요가 나날이 증가하고 있으며, 이에 대한 연구가 전 세계적으로 매우 활발하다. 특히, 철도용 트램(Tram), 전기자전거(E-bike), 에너지저장장치(Energy Storage System; ESS) 및 휴대용 IT 기기(노트북, 휴대폰) 등 소용량부터 대용량 어플리케이션에 광범위하게 적용되는 리튬계열 배터리의 성장이 두드러진다. 그러므로, 본 실험에서는 리튬이온 배터리의 기본용어를 학습하고 배터리의 기본특성을 충/방전 실험을 통해 확인해보도록 한다.(1) 리튬이온 배터리 내부 등가회로에 대한 파라미터 값을 추출해 보도록 한다.(2) 리튬이온 배터리를 방전을 통해 배터리의 OCV, SOC, C-rate 값을 계산해보도록 한다.(3) 리튬이온 배터리를 CC-CV 충전법을 통해 각 구간별로 가지는 의미를 해석해보도록 한다.3. 실험 결과-방전시험(1) 다음 그림 9와 같이 결선하고 오실로스코프의 CH1과 CH2를 연결한다. CH2는 부하저항에 흐르는 전류를 측정하기 위해 부하 저항의 한 부분의 양단의 전압을 측정하여 계산하도록 한다.표 SEQ 표 * ARABIC 1. 방전시험 회로도와 결선형태방전 시험 회로도실제 결선형태(2) 순간적인 전압강하를 포착하기 위해 CH1의 설정을 100mV/div로 하고, time division은 20~50s 사이로 설정한다. 방전 시작 전 배터리의 초기 충전된 전압(OCV) 측정하여 기록한다.표 SEQ 표 * ARABIC 2. 초기 충전 OCV 측정결과배터리 OCV사진예상값12.6V실제값12.01V오차율1.7%(3) 스위치를 ON하여 방전을 시작하고, 몇 초 후에 스위치를중 차단시 커서모드를 이용해 션트저항 전압값을 추가로 측정한 결과오실로스코프 측정결과표 SEQ 표 * ARABIC 5. 순간적인 전압상승에 따른 Ri값 추정결과계산 결과예상값45m옴실제값570m옴오차율132.7%(5) 지수함수적으로 증가하는 구간(100s 이상의 구간)을 측정한 결과를 바탕으로 값을 추정해보자. 값이 데이터시트에 나온 내부저항 값과 더 가까운지 확인해본다. 오차 값을 기록한다.표 SEQ 표 * ARABIC 6. Rd값 추정의 과정두 번 째로 지수함수적으로 증가하는 지점을 커서모드로 관측한 모습표 SEQ 표 * ARABIC 7. 순간적인 전압상승에 따른 Ri+Rd값 추정결과계산 결과예상값45m옴실제값0.57 + 2.586 = 3.156옴 = 3156m옴오차율너뭌큼(6) 지수함수적으로 증가하는 구간(100s 이상의 구간)을 측정한 결과를 바탕으로 값을 추정해보자(힌트: RC시정수 미분방정식을 통해 계산한다.).표 SEQ 표 * ARABIC 8. Cd값 추정의 과정파형을 확대하여 총 시간을 Rd값으로 나눠 Cd값을 추정하는 모습추정된 Cd값:(7) CH1과 CH2의 division을 전체적인 파형이 잘 포착되도록 재조정하고, time division을 100s(최대설정)로 설정한 후에 방전을 시작한다. (이때, CH2 측정값에 Area를 추가하여 측정하도록 한다. 주의해야할 점은 오실로스코프 화면에 파형이 꽉 차면, Stop을 눌러 파형을 저장하고 Run을 눌러서 두 번에 나누어 측정을 하도록 한다.- Area 메뉴에서 Cyclic 선택 시 완전한 주기에서만 측정 가능(8) 방전을 시작하고 10분~15분 지난 시점에서의 Area 값을 측정하고 기록한다.표 SEQ 표 * ARABIC 9. 방전을 시작하여 방전전류를 시간에 대해서 적분한 값인 AREA값을 관측한 모습오실로스코프 측정결과(9) 완전히 방전이 된 상태의 총 걸린 시간과 종지방전전압 그리고 Area 값을 기록한다. 실험에 쓰인 18650 배터리의 정격 용량과 만충전 전압을 참고하여,의 크기와 용량을 선정하였다. 20옴 저항에는 5.754W가 걸리고 1옴 저항 2개에는 각각 0.287W가 걸리기 때문에 충분히 저항의 용량이 커서 버틸 수 있다. 회로가 구성되었을 때 배터리전압은 약 11.8V였다.-문항 (2): 배터리가 완충된 상태에서 조금 사용된 상태였기 때문에 완충 OCV인 약 12.6V보다 꽤 많이 전압이 떨어진 상태인 약 12.01V가 OCV로 측정됐다.-문항 (3): 표 3은 CH1의 설정을 500mV/div로 하고, time division은 20us로 설정하여 관측한 파형이다. 구성된 회로에서 배터리를 방전하던 도중에 회로를 개방하였을때의 순간을 포착한 모습이다. 전압강하는 약 0.3V였다.-문항 (4): 이전 문항에서 회로에 흐르는 전류를 측정하지 않았기 때문에 CH2를 마지막 션트저항 1옴에 물려서 전류를 측정하는 역할을 수행시켜 Ri추정을 다시 시도하였다. 표 4의 파란색 파형은 션트저항의 전압을 측정한 모습이다. 사진 좌측 위에서 파란색 파형의 2번 커서지점에서 526mV인 것은 회로에 흐르는 전류의 크기가 약 0.526A인 것이다. 따라서 으로 계산된다.이번 실험에서는 3직렬 1병렬 배터리팩을 사용하였기 때문에 예비보고서 단계에서 조사했던 배터리 하나만의 내부저항과는 이번 실험에서 직접 추정한 Ri와는 차이가 있을 것이다. 이번 실험에서 추정한 Ri값은 570m옴이었다.-문항 (5): 표 6은 방전 도중 회로를 개방했을 때 변화를 좀 더 확대해서 두 번째로 파형이 지수함수적으로 증가하는 지점을 커서모드로 관측한 모습이다. 변화량은 약 1.36v이고 이때 흐르는 전류는 약 0.526A이기 때문에 Rd = 1.36/0.526 = 2.586옴으로 추정된다.이전 문항에서 추정한 R_i와 이번 문항에서 추정한 Rd값을 더한 총 내부저항값은 약 3156m옴으로 추정됐다.-문항 (6): 표 8의 파형은 아까 관측했던 파형을 조금 더 확대하여서 파형이 안정화되는데에 걸리는 시정수를 더 잘 관측한 결과이다. 파형이 다시 안정화되기까지를 방전시키며 션트저항 역할인 시멘트저항 1옴의 양단전압을 계속 오실로스코프로 측정한 결과이다. 이 션트저항에 걸린 전압은 회로에 흐르는 전류의 값과 동일하므로, 평균 0.697A로 약 1000초간 방전시킨 결과, 이 파형을 시간에 대해서 적분했을 때 값인 AREA가 약 697As쯤 되는 것으로 관측됐다. 1Ah는 3600As이고 1000mAh이기도 하다. 따라서 이를 mAh로 환산했을 때 이다. 사용하고 있는 배터리팩의 총 용량이 약 3500mAh이므로 약 1000초동안 평균전류 0.697A로 방전시켰을 때 소모된 용량은 약이다.-문항 (9): 배터리를 완전히 방전하여 데이터를 수집할 때 구성한 회로는 10옴 5W 시멘트저항 2개를 직렬로 연결했었다. 초기 방전시 가장 많은 전류가 흐르므로 이때 가장 큰 전력이 저항에 부담이 되는데, 초기에 약 7W정도가 부하에 부담이 되므로 이러한 방전회로를 구성한건 적절한 회로 구성이었다.(2) 위의 실험(7)을 25°C에서 수행한 것으로 가정을 하고, -20°C 또는 40°C에서 수행했을 경우 그래프 파형에서 어떠한 변화가 예상되는가?-20°C에서의 방전저온 환경에서는 배터리의 내부 화학반응이 느려진다. 이로 인해 이온의 움직임이 감소하고, 내부 저항이 증가한다. 결과적으로, 방전전류의 그래프는 피크 전류값이 감소하며, 방전 속도가 느려지고 전반적인 방전 용량이 줄어든다. 방전 곡선이 더욱 평탄하게 나타날 수 있으며, 전체 사용 가능한 에너지가 감소한다.-40°C에서의 방전고온 환경에서는 배터리의 화학 반응이 활발해진다. 이온의 이동이 촉진되어 내부 저항이 감소할 수 있다. 이 경우, 방전전류는 초기에 더 높은 피크를 보일 수 있으며, 전류가 더 빠르게 감소할 수 있다. 하지만, 고온은 배터리의 과열을 유발할 수 있어, 성능 저하나 수명 단축을 초래할 수 있다.(3) 리튬이온 배터리의 SOC가 증가하거나 감소함에 따라 내부등가 파라미터들은 어떠한 변화가 예상되는가? (논문검색을 통해 찾아보고 기술하자)-개방 회로 전압(기 때문이다. SOC가 증가함에 따라 옴 저항은 감소하는 경향을 보인다.-분극 저항(Polarization Resistance) 및 분극 커패시턴스(Polarization Capacitance)이들 파라미터도 SOC의 변화에 따라 영향을 받는다. 분극 저항과 커패시턴스는 배터리의 충전 및 방전 과정에서 전극과 전해질 사이의 상호 작용에 의해 영향을 받으며, SOC가 증가하거나 감소함에 따라 이러한 값들이 변화할 수 있다.(4) 실험(10) ~ 실험(13)항의 실험결과를 기술하라.: 충전시험은 진행하지 않았다.(5) 실험 (11)항의 결과를 토대로 하나의 그래프로 통합하여 전압, 전류, 충전량이 모두 보이도록 그래프를 그려라.: 충전시험은 진행하지 않았다.5. 실험 고찰이번 실험은 배터리 팩의 방전 과정을 관찰하며 다양한 전기적 파라미터를 측정하고 분석하는 것이었다. 실험을 통해 배터리 팩의 내부저항, 방전 속도, 그리고 부하 조건에 따른 배터리의 전압 변화를 실험적으로 확인할 수 있었다.먼저 시멘트 저항들과 직렬로 연결된 배터리 팩의 방전상황을 관측하였다. 저항을 통해 흐르는 전류량을 기반으로 하여, 각 저항에 걸리는 전력을 계산했고, 이는 저항의 허용 용량을 초과하지 않음을 확인하였다.그리고 배터리의 개방 회로 전압(OCV)을 측정하여 배터리의 잔량을 확인했다. 실험에서 사용된 배터리는 이미 일부 사용되어 완전 충전 상태보다 낮은 전압을 보였다. 이는 배터리 관리 시스템에서 중요한 파라미터로, 배터리의 건강 상태와 잔여 용량 추정에 참고자료로 사용된다.또 방전 과정에서 순간적인 전압 변화를 측정하여 배터리의 동적 반응을 확인했다. 회로를 개방했을 때 순간적인 전압 강하를 관찰하고 이를 통해 배터리의 내부 저항을 추정할 수 있었다. 이러한 측정은 배터리의 전압 회복 속도와 내부 저항의 변화를 이해하는 데 중요하다.다음으로 배터리의 방전 곡선을 관찰하며 시간에 따른 전압 및 전류의 변화를 기록했다. 이 데이터를 통해 배터리의 방전 특성을 자세히 분석하고, 전체 2

공학/기술| 2025.08.26| 12페이지| 1,000원| 조회(87)

결과보고서, 광운대학교, 광운대, 전력기기실험, 전기공학과

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전력기기실험 실험 8. 유도기-동기기 MG세트의 3상 인버터 구동 실험 결과보고서

전력기기실험결과레포트담당교수:학과:학번:이름:목차실험 명2실험 개요2실험 결과2결과 보고서14실험 고찰19실험명실험 8. 유도기-동기기 MG세트의 3상 인버터 구동 실험2. 실험 개요3상 인버터의 기본 원리를 이해하고 실제 제품을 사용해 봄으로써 인버터를 이용한 AC전동기 속도 제어방법을 이해하고 다양한 활용 사례가 있음을 안다.3. 실험 결과-인버터 키패드를 이용한 주파수 및 부하 변경 실험(키패드에 의한 주파수 설정)(1) 그림 7과 같이 결선하고 이상이 없음을 확인한 후 3상 차단기 CB1을 올려 인버터의 전원을 인가한다.표 SEQ 표 * ARABIC 1. 인버터에 전원을 인가한 모습인버터에 전원을 인가한 모습(2) 관련 이론에서 설명한 방법을 통해 주파수 변경 방식이 키패드, 가속 및 감속 시간이 5초가 되도록 파라미터를 설정한다.표 SEQ 표 * ARABIC 2. Is7의 설정 모습DRV-03, 04로 가감속시간 5초로 설정DRV-07에서 KeyPad-1을 선택(3) 인버터 출력단(U, V, W 단자)과 전동기 사이에 전력계를 연결한 후, 주파수를 60Hz로 설정하고 정방향 운전 키(FWD)를 눌러서 전동기를 기동시킨다. 이때 3상 차단기 CB3는 개방시켜 무부하로 동작하게 한다. 전력계를 통해 유도전동기에 입력되는 선간전압 및 선전류의 크기와 위상차를 기록한다.표 SEQ 표 * ARABIC 3. is7의 주파수 설정 모습DRV-01에서 주파수를 60HZ로 설정한 모습표 SEQ 표 * ARABIC 4. 전력계로 확인한 무부하시 선간전압과 선전류 측정결과선간전압선간전류사진크기위상크기위상차측정값212.9V29 도0.910A-78 도212.8V-90 도0.910A161 도213.0V149 도0.902A41 도(4) rpm미터로 전동기의 회전속도를 측정하고 멀티미터로 3상 차단기 CB3 입력단의 선간전압을 측정하여 발전기의 출력전압을 기록한다.표 SEQ 표 * ARABIC 5. rpm미터와 멀티미터로 측정한 무부하시 회전속도와 선간전압 측정결과회전속습(15HZ)30HZ로 설정했을 때 IS7의 출력전압, 출력전류의 모습표 SEQ 표 * ARABIC 16. 전력계로 확인한 3상 100옴 Y결선 부하연결시 30HZ일 때 선간전압과 선전류 측정결과선간전압선간전류사진크기위상크기위상측정값83.6 V16 도0.438 A-52 도46.1 V-90 도0.748 A175 도82.8 V164 도0.560 A31 도표 SEQ 표 * ARABIC 17. rpm미터와 멀티미터로 측정한 3상 100옴 Y결선 부하연결시 30HZ일 때 회전속도와 선간전압 측정결과회전속도선간전압사진측정값3539.1 rpm(실제 약 885 rpm)22.05 V-3상 100옴 Y결선 부하연결시 15hz일 때표 SEQ 표 * ARABIC 18. IS7 설정모습(15HZ)15HZ로 설정했을 때 IS7의 출력전압, 출력전류의 모습표 SEQ 표 * ARABIC 19. 전력계로 확인한 3상 100옴 Y결선 부하연결시 30HZ일 때 선간전압과 선전류 측정결과선간전압선간전류사진크기위상크기위상측정값15.2 V12 도0.335 A-17 도14.1 V-28 도0.341 A179 도27.5 V172 도0.100 A78 도표 SEQ 표 * ARABIC 20. rpm미터와 멀티미터로 측정한 3상 100옴 Y결선 부하연결시 30HZ일 때 회전속도와 선간전압 측정결과회전속도선간전압사진측정값1761.7 rpm(실제 약 440rpm)14.29 V(7) 정지(STOP) 키를 눌러 전동기를 완전히 정지시킨다. 3상 차단기 CB3의 출력단에 전동기 정격의 100%인 3상 부하 저항을 연결하여 (2) ~ (6)의 실험을 반복한다.* 실험 지시사항으로 진행하지 않았다.-디지털 입력 신호에 따른 다단속 주파수 설정 실험(8) 관련이론에서 설명한 방법을 이용하여 다단속 주파수에 해당하는 파라미터를 다음과 같이 변경한다.다단속 주파수 1: 10Hz 다단속 주파수 2: 30Hz 다단속 주파수 3: 20Hz다단속 주파수 4: 50Hz 다단속 주파수 5: 40Hz 다단속 주파수 6: 55Hz다단M초RPM초RPM초RPM초RPM초RPM초RPM초RPM1초363.66초147811초661916초1425.621초5842.426초785.231초6865.436초1102.52초6121.77초449.412초6890.417초940.622초4764.627초2048.832초5712.137초1059.23초2936.78초203313초5675.818초280423초3516.728초3730.333초4373.438초2833.64초3544.19초3733.114초4403.219초4142.224초2264.829초5227.534초283839초43515초2247.910초5193.515초2908.620초507025초1156.830초5849.335초1605.540초5735.94. 결과 보고서(1) 인버터를 이용한 주파수 및 부하 변경 실험의 결과를 기술하라. 동일 주파수 및 부하일 때, 인버터 구동과 상용전원 구동 간의 차이가 발생하는 이유를 설명하라.-인버터 키패드를 이용한 주파수 및 부하 변경 실험(키패드에 의한 주파수 설정)-문항 (1): 표 1은 인버터에 전원을 인가한 모습이다. 전원으로부터 인버터 단자대의 R, S, T 단자에 연결했다. 또 U, V, W 단자로부터 유도전동기의 U, V, W단자에 연결했다.-문항 (2): 표 2는 지시된 설정사항을 설정한 모습이다. 방법은 다음과 같다. 일단 IS7의 모드 버튼을 눌러 파라미터로 이동한다. 이후 좌우 키패드를 눌러 그룹을 이동한다. DRV 그룹으로 이동한 후에, 상하 화살표 키패드를 눌러 3번 ACC TIME에서 5SEC로 설정, 4번 DEC TIME을 눌러 5SEC로 설정했다. 또 7번의 FREQ FEF SRC에서 주파수 변경 방식을 키패드 모드로 지정하였다.-문항 (3): 제어 대상인 유도전동기의 정격이 220V/60HZ, 1685 rpm이기에 현재 인버터의 설정주파수가 60hz, 측정되고 있는 각 상의 전압이 약 212V이므로 이후 주파수 변경에 따른 v/f비가 일정한지를 잘 관찰하기 위한 기반으로 생각해둬야 한다. 표 4는 인버터타나게 하는 주요 요인 중 하나이다.-문항 (5)-30hz일 때: 주파수가 이전 대비 절반이 되었으므로 전압도 이전 대비 절반이 되어야 한다. 60hz일 때 전압이 212v 정도였으므로 예상되는 전압은 약 106v이다. 표 7은 무부하시 30hz로 변경했을 때 전력계와 인버터기기 측정 결과이다. 인버터 기기에서 측정된 전압은 107v이며, 전력계에서 측정된 전압은 약 80v인데다가, 심지어 한 상은 측정에 문제가 생긴듯 보인다. 이러한 전력계에서의 측정결과는 전력계의 문제점으로 생각된다. 실험 환경에서 각 선들이 책상 위에 복잡하게 엉켜있었고, 측정하는 전류센서 프로브에도 신뢰성이 의심된다.표 8은 회전속도와 동기기 출력전압을 측정한 결과이다. v/f비가 일정하므로 아까의 회전속도에 비해 절반의 크기가 되어 예상 속도는 약 900rpm이어야 하는데, 실제로는 1787 RPM 정도였다. RPM미터로 회전속도를 측정시 회전축을 보면 어떤 범위에 레이저를 쏘이느냐에 따라 원래 RPM에 비해 측정되는 크기가 달라지는데, 실험 당시 원래 RPM의 두 배가 측정되는 부위에 레이저를 쏜 것 같다.출력전압의 경우 예상값인 32.4V에 거의 오차가 없는 29.53V가 측정되어 V/F비가 일정하게 유지되었음을 확인할 수 있었다.-15hz일 때: 표 10은 주파수를 15HZ로 변경했을 때 인버터 기기와 전력계의 측정결과이다. 여전히 이번에도 전력계 자체의 문제로 인해 결국 제대로된 측정결과는 인버터 기기를 신뢰할 수밖에 없었다. 예상된 전압은 30HZ일 때 대비 절반이 되어야 하므로 약 53V가 측정되어야 한다. 실제로 측정된 값은 56V로, 예상값과 거의 일치한다.표 11은 회전속도와 동기기 출력전압을 측정한 결과이다. 예상한 회전속도, 출력전압과 실제값 간에 오차가 거의 존재하지 않았다. 60HZ일때의 회전속도와 출력전압에 비해 15HZ에서의 값은 약 1/4인 값들이 관측되었다.-문항 (6)-3상 100옴 Y결선 부하연결시 60hz일 때: 부하가 가해졌을 때 60HZ일때의 결이다. 드라이브(DRV) 그룹 07번을 V1으로 설정하였다. 단자대 전압 입력 범위는 –10V ~ +10V이며 +전압의 경우 정회전, -전압의 경우 역회전한다. 10V일 때 최대주파수이다. 그리고 입력 단자대 기능(IN) 그룹 06번을 Bipolar로 설정한다. 설정하지 않으면 음전압을 입력할 수 없다.-문항 (12): 가속시간과 감속시간은 전동기가 설정된 주파수까지 속도를 증가시키거나 감소시키는 데 걸리는 시간인데, 이 시간들이 너무 길면 전동기가 주어진 주파수에 도달하기도 전에 다음 주기의 신호가 입력될 수 있다. 주기가 20초보다 짧을 경우, 신호가 변경되는 속도가 빨라지므로 전동기가 새로운 주파수 지령에 반응하여 충분히 가속하거나 감속하기 전에 신호가 이미 변경될 수 있다.표 25는 함수발생기로 vpp가 20v, 주파수가 0.05hz인 파형을 설정한 모습이고, 그 출력을 오실로스코프로 확인한 결과이다.-문항 (13)그림 SEQ 그림 * ARABIC 1. 인버터의 주파수설정방식을 아날로그 입력에 의해 설정되도록 하였을 때, 인버터 출력에 의한 유도기의 회전속도 측정결과(2주기간): 표 26은 2주기간 회전속도를 측정한 결과를 정리한 표이며, 이를 바탕으로 시간-회전속도 그래프를 그린 결과가 그림 1의 그래프이다. Vpp = 20V, 0.05Hz의 아날로그 신호로 인버터의 주파수가 설정되도록 하였으며, 이를 통해 인버터의 출력이 유도기의 회전 속도를 결정하였을 것이다. 함수발생기에서 출력하는 전압이 +일 때는 정방향으로 회전하고, -일 때는 역방향으로 회전하였을 것이며, rpm미터에는 +와 -가 없으므로 속도로만 측정되었으나 전동기의 회전이 rpm미터에서 속도를 읽어들이는 속도보다 빨라 오차가 발생하였을 것이다.(4) 다음 응용 분야중 하나를 선택하여 인버터가 어떻게 사용되는지 조사하라.- 가전 제품- 전기자동차- 공장 자동화DC-AC 변환: 배터리에서 공급되는 직류 전력을 전기 모터가 구동할 수 있도록 교류로 변환합니다.모터 속도 제어: 인버터는 출력

공학/기술| 2025.08.26| 19페이지| 1,000원| 조회(73)

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전력기기실험 실험 7. 유도기-동기기 MG세트의 상용 전원 구동 실험 결과보고서

전력기기실험결과레포트담당교수:학과:학번:이름:목차실험 명2실험 개요2실험 결과2결과 보고서5실험 고찰9실험명실험 7. 유도기-동기기 MG세트의 상용 전원 구동 실험2. 실험 개요유도전동기의 기본 동작 원리를 알아보고 유도기-동기기 실험 세트를 이용하여 유도전동기를 상용 전원으로 구동하였을 때 무부하 및 부하 조건에서 운전 특성을 파악한다.3. 실험 결과* 실험 지시사항으로 인해 (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7)번 문항만 진행하였다.-무부하실험(1) 주어진 유도전동기 단자가 ∆결선인지 확인하고 3상 차단기 CB1을 투입하여 회로에 전원을 인가한다.표 SEQ 표 * ARABIC 1. 1번 문항 회로 결선형태IM(유도전동기)의 델타결선 회로도유도전동기 단자가 델타결선인지 확인한 모습(2) 단상 차단기 CB2를 올려 유도전동기에 전원을 인가하고 U, V, W에 전력계를 연결해 유도전동기에 입력되는 선간전압 및 선전류의 크기와 위상차를 측정한다.표 SEQ 표 * ARABIC 2. 전력계로 확인한 무부하시 선간전압과 선전류 측정결과선간전압선간전류사진크기위상차크기위상차측정값평균 약 215V평균 약 119도평균 약 0.9A평균 약 120도(3) rpm미터로 유도전동기의 회전속도를 측정하고 멀티미터로 3상 차단기 CB3 입력단의 선간전압을 측정하여 동기발전기의 출력전압을 측정한다. 이때 3상 차단기 CB3는 개방 상태여야 한다.표 SEQ 표 * ARABIC 3. rpm미터와 멀티미터로 측정한 무부하시 회전속도와 선간전압 측정결과회전속도선간전압사진측정값1790.6 rpm59.24V-부하실험(4) 3상 차단기 CB3의 출력단에 유도전동기 정격 25%의 3상 부하 저항을 연결한다.표 SEQ 표 * ARABIC 4. 4번 문항 회로 결선형태출력단에 정격 25%의 3상 부하 저항을 연결한 형태(5) 부하를 연결한 상태에서 유도전동기를 기동할 경우 큰 기동전류가 흐를 수 있으므로 3상 차단기 CB3를 개방시켜 유도전동기를 무부하로 기동 후, 3상 차단기압과 선전류 측정결과선간전압선간전류사진크기위상차크기위상차측정값평균 약 215V평균 약 120도평균 약 0.9A평균 약 120도(7) rpm미터로 유도전동기의 회전속도를 측정하고 멀티미터로 3상 차단기 CB3 입력단의 선간전압을 측정하여 동기발전기의 출력전압을 측정한다. 부하 저항의 크기와 동기발전기 출력 전압을 통해 계산한 동기발전기의 출력을 기록한다. 이때 발전기 효율과 기타 손실은 무시한다.표 SEQ 표 * ARABIC 7. rpm미터와 멀티미터로 측정한 부하 연결시 회전속도와 선간전압 측정결과회전속도선간전압사진측정값1794.2 rpm59.04V4. 결과 보고서(1) 실험 (1) ~ (3)항의 실험결과를 기술하라.-문항 (1): 표 1은 유도전동기의 입력단자를 확인한 모습이다. 우측 사진이 유도전동기가 델타 결선된 모습이다.-문항 (2): 표 2는 각 상별로 측정된 선간전압과 선간전류의 크기를 평균낸 결과이다. 유도전동기에 입력되는 선간전압은 각 상별 평균크기가 약 215v 정도이고, 위상은 서로 약 120도씩 차이가 났다. 선간전류의 경우 각 상별 평균크기가 약 0.9A였으며 위상은 서로 약 120도 정도 차이가 났다.유도기의 경우, 델타결선이 되어있으면 각 코일에는 선전압의 전압이 인가됩니다. 이 경우, 선전압과 위상전압은 같다. 그렇기 때문에 각 코일에 흐르는 전류가 선간전류의 약 1/√3배(약 0.577배)가 되는 것이 일반적이다. 하지만 측정된 전류가 각 상별로 약 0.9A씩 나타났다. 원인을 추측하지면 유도기의 부하 조건, 코일의 임피던스, 그리고 회로의 전체적인 형태에 따라 달라질 수 있다. 특히 유도기가 적정 부하를 지니고 있거나, 입력 임피던스가 낮은 경우에는 선간전류가 증가할 수 있다.또 측정된 위상 차이가 -137도, -17도, 100도 등으로 나타난 것은 델타결선된 유도기가 선전압에 대해 각각 다른 위상 각도를 가지고 부하를 지니고 있을 수 있기 때문이다. 유도기의 운전 조건(예: 부하의 종류와 크기, 운전 속도 등)에 따라 코일 간하시 유도전동기에 전원을 인가했을 때 회전속도와, 동기발전기의 출력단 선간전압을 DMM으로 측정한 결과이다.60 Hz의 전원을 사용하고, 극수가 4인 유도기의 경우 동기속도는 1800 rpm인데, 측정된 1790.6 rpm은 이와 매우 가까우므로, 이 유도기는 매우 낮은 슬립으로 운전되고 있음을 의미한다.그리고 동기발전기 출력측의 선간전압은 59.24V로 측정되었다. 실험에서 사용된 동기발전기의 정격전압은 119V, 정격 RPM은 3000RPM인데, 현재 유도기가 1790.6RPM으로 회전하므로 이를 통해 계산한 예상 출력 선간전압은 다음과 같다.119 X (1790.6/3000) = 약 71V하지만 측정된 선간전압은 약 59V였는데, 이러한 오차의 원인은 다음과 같은 이유로 추정된다. 일단 동기 발전기의 기계적 정밀도나 조립 상태가 이상적인 조건을 완벽히 만족하지 않을 수 있으며, 이로 인해 발생하는 미세한 기계적 불균형이 출력 전압에 영향을 줄 수 있다. 또 내부 저항이나 누설 인덕턴스와 같은 전기적 손실 요소들이 이론값보다 더 크게 작용했을 가능성이 있다. 이는 특히 전압이 낮게 측정되었을 때 고려해 볼 수 있는 중요한 요소이다. 추가적으로, 위상차 측정에서의 미세한 오차는 전압과 전류 간의 위상 각이 완벽히 동기화되지 않은 상태에서 측정되었을 가능성을 의미한다. 이는 전기적 로드의 특성, 즉 유도 부하의 영향이 큰 요인으로 작용할 수 있다.(2) 실험 (4) ~ (8)항의 실험결과를 기술하라.-문항 (4): 표 4는 3상 부하를 Y결선으로 결선한 모습이다.-문항 (5): 표 5는 결선한 3상 Y결선 부하를 동기발전기의 출력측에 연결한 후 기동을 시작한 모습이다.-문항 (6): 부하가 연결되었음에도 무부하일때의 입력전원 측정결과와 큰 오차를 보이지 않았다. 이러한 원인으로는 다음과 같은 이유로 추측된다.일단 실험에서 사용한 부하가 몇옴인지 제대로 측정을 하지 않았었는데, 부하 저항이 매우 크면 전류의 흐름이 매우 제한적일 수 있다. 부하의 크기가 충분히 회전속도는 1794rpm정도로 무부하일때보다 회전속도가 느려지지 않고 더 빨라졌다. 그리고 출력전압은 동기발전기의 정격전압과 정격속도를 고려하여 계산하면 119 x (1794/3000) = 71.162v가 측정되어야 하는데 여전히 59v정도만 측정되었다. 일반적으로 부하가 연결되면 유도전동기의 슬립이 증가하고 결과적으로 회전속도가 감소하는 것이 정상인데, 회전속도가 소폭 증가한 것은 다음과 같은 이유 때문일 수 있다. 실험 중 측정된 부하가 일시적으로 감소했거나 부하의 특성이 변동적이었을 수 있고, 따라서 이로 인해 부하가 감소한 순간적인 상황에서 회전속도가 증가했을 가능성이 있다.그리고 동기발전기의 출력 전압이 이론적인 계산값보다 낮게 측정된 것은 부하가 연결됨에 따라 발전기의 내부 저항과 리액턴스를 통해 전압 강하가 발생할 수 있는데, 특히, 부하가 큰 경우 또는 부하의 리액턴스가 높은 경우 전압 강하가 더욱 심화될 수 있다.-문항 (8): 8번 문항은 진행하지 않았다.(3) 위의 실험결과를 토대로 부하 별 속도와 출력을 통해 토크를 계산하고 실험에 사용된 유도전동기의 속도-토크 곡선을 그려라. (X축: 속도 Y축: 토크)그림 SEQ 그림 * ARABIC 1. 부하를 1k옴으로 가정했을때의 유도기 속도-토크 곡선: 부하를 1k옴으로 가정한 상태에서 그려낸 유도전동기의 속도-토크 곡선이다. 무부하일때보다 부하가 있을때의 속도가 더 빨랐기에 이를 반영하여 슬립속도를 계산한 결과는 음수가 나올 수밖에 없었다. 또 고정자 전류와 회전자 전류간에 큰 차이가 없을 것이라고 가정하여 유도기에 입력되는 각 상의 평균전류인 약 0.9A를 회전자 전류로 가정하여 풀이하였다.(4) 위의 실험결과를 토대로 각각의 부하 조건별로 상당 입력전류로부터 회전자전류를 계산하여 표의 형태로 작성하라.:(5) 동기발전기의 출력이 유도전동기의 정격출력(180W)과 같을 때 유도전동기의 입력전력과 동일한가? 동일하지 않다면 그 이유에 대해 서술하라.: 유도전동기는 전기 에너지를 기계적 에너템의 효율이 더 낮아질 것이다.(6) 표1의 비고란에 적합한 모델명을 찾아서 빈칸을 채우시오.그림 SEQ 그림 * ARABIC 2. 요구사항에 맞는 각 부품별 모델 찾기: 각 스펙에 부합하거나, 더 큰 정격을 가지고 있는 부품의 품목들을 찾아서 표의 비고란에 기입했다.5. 실험 고찰이번 실험은 유도전동기와 동기기를 포함한 모터-제너레이터 세트를 이용하여, 유도전동기의 기본적인 동작 원리를 이해하고 다양한 운전 조건 하에서의 성능을 평가하는 것이었다. 실험은 유도전동기를 상용 전원으로 구동할 때 무부하 및 부하 조건에서의 운전 특성을 측정하고 분석하는 과정으로 구성되었다.유도전동기의 입력단자는 델타 결선으로 연결되어 있었다. 델타 결선의 특성상 각 코일에 선전압이 직접 인가되며, 이는 코일 간 전압과 전류의 위상차에 영향을 줄 수 있다. 실험 결과, 유도전동기에 인가된 선간전압은 각 상별로 약 215V를 나타냈고, 선간전류는 각 상별로 약 0.9A가 측정되었다. 이는 이론적인 예상치와 일치하지 않는 부분으로, 유도기의 부하 상태, 코일의 임피던스, 그리고 전체 회로의 형태에 따라 변동될 수 있는 요소들이다.무부하 시험에서는 유도기가 상대적으로 낮은 슬립으로 운전되는 것을 확인할 수 있었다. 유도기의 동기속도는 1800 rpm이 이론값이며, 실험에서 측정된 속도는 1790.6 rpm으로 이에 매우 근접하였다. 이는 유도기가 효율적으로 운전되고 있음을 시사한다. 하지만 부하가 연결된 상태에서 측정된 회전속도와 출력전압에 이론적인 예측과는 다소 차이가 있었다. 특히, 동기발전기의 출력전압이 예상보다 낮게 측정된 것은 내부 저항과 누설 인덕턴스와 같은 요소들이 예상치보다 큰 영향을 미쳤을 가능성을 의미한다.실험 결과 중 특이점은 측정된 위상 차이가 일반적인 120도와는 달리 -137도, -17도, 100도 등으로 크게 달랐다는 점이다. 이는 유도기의 델타 결선 특성 상 각 위상이 연결되어 전체 회로가 폐쇄 회로를 이루면서, 한 위상의 문제가 다른 위상에도 영향을 미칠MAT2

공학/기술| 2025.08.26| 10페이지| 1,000원| 조회(80)

결과보고서, 광운대학교, 광운대, 전력기기실험, 전기공학과

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전력기기실험 실험 6. 3상변압기의 전력측정 결과보고서

전력기기실험결과레포트담당교수:학과:학번:이름:목차실험 명2실험 개요2실험 결과2결과 보고서6실험 고찰8실험명실험 6. 3상변압기의 전력측정2. 실험 개요(1) 3상에서 전력의 의미를 이해한다.(2) 3상변압기의 결선법에 대하여 이해한다.(3) 변압기 극성 사이의 상관관계 및 와이결선과 델타결선의 상호변환 관계를 이해한다.3. 실험 결과* 실험 지시사항으로 인해 (1), (2), (3), (4), (8), (9)번 문항만 진행하였다.-Y-Y 결선 실험(1) 주어진 단상변압기 3대의 극성을 확인하고 적절한 방법으로 표기한다.표 SEQ 표 * ARABIC 1.단상변압기(220V/110V, 500VA) 3대의 단자대 극성확인 모습(2) 세 변압기를 그림 1(a)와 같이 와이-와이 결선으로 접속한다.표 SEQ 표 * ARABIC 2. 와이-와이 결선형태회로도실제 결선형태(3) 1차 측에 3상 380V를 인가하고 전압계로 1차측의 각 상에 걸리는 전압과 선간전압을 측정한다. 그리고 2차측의 각 상에 걸리는 전압과 선간전압을 측정한다.표 SEQ 표 * ARABIC 3. 1차측 상전압, 선간전압 측정결과상전압선간 전압측정사진U1U2U3U1U2U3예상값127V127V127V220V220V220V실제값126.4V124.8V124.8V217.6V216.3V218.3V오차율0.47%1.73%1.73%1.09%1.68%0.77%표 SEQ 표 * ARABIC 4. 2차측 상전압, 선간전압 측정결과상전압선간 전압측정사진U1U2U3U1U2U3예상값63.5V63.5V63.5V110V110V110V실제값63.8V62.5V61.6V108.7V107.9V109.1V오차율0.47%1.57%2.99%1.18%1.9%0.8%(4) 오실로스코프를 사용하여 1차측 선간전압의 파형과 상전압의 파형을 관측한다. 마찬가지로 2차측 선간전압과 상전압의 파형을 각각 관측하고 기록한다.표 SEQ 표 * ARABIC 5. 1차측 상전압, 선간전압 위상차 측정결과(표 2의 측정사진항목 참고)상전압선간 전압U130도-90도150도실제값0도-119도120도29도-89도150도오차율0%0.83%0%3.3%1.1%0%표 SEQ 표 * ARABIC 6. 2차측 상전압, 선간전압 측정결과(표 3의 측정사진항목 참고)상전압선간 전압U1U2U3U1U2U3예상값0도-120도120도30도-90도150도실제값0도-118도120도29도-89도150도오차율0%1.67%0%3.3%1.1%0%-Y- 결선 실험(8) 세 변압기를 그림 3(a)와 같이 와이-델타 결선으로 접속한다.표 SEQ 표 * ARABIC 7. 세 변압기를 와이-델타 결선으로 결선한 회로도와 실제 결선형태회로도실제 결선형태(9) 1차측에 3상 380V를 인가하고 전압계로 1차측의 각 상에 걸리는 전압과 선간전압을 측정한다. 그리고 2차측의 각 상에 걸리는 전압을 측정한다. (1차측 중성점과 전원의 중성점 사이는 연결하지 않는다.)표 SEQ 표 * ARABIC 8. 1차측 상전압, 선간전압 측정결과상전압선간 전압측정사진U1U2U3U1U2U3예상값127V127V127V220V220V220V실제값125.6V125.3V124.4V216.9V215.7V217.9V오차율1.1%1.3%2.04%1.4%1.9%0.9%표 SEQ 표 * ARABIC 9. 2차측 상전압, 선간전압 측정결과상전압선간 전압측정사진(2차측은 델타결선이므로,상전압과 선간전압이 같다.)U1U2U3U1U2U3예상값63.5V63.5V63.5V---실제값62.8V62.2V62.5V---오차율1.1%2.04%1.57%---4. 결과 보고서(1) 실험 (1) ~ (7)항까지의 결과를 정리하여 기술하라.-문항 (1): 지난 실험5에서 변압기의 극성을 확인하였기에 변압기의 감극성, 가극성 확인을 생략하였다. 표1의 변압기의 외부연결 단자대에 1차측의 (+)극은 220V라고 표시된 방향, 그라운드는 0이라고 표시된 방향이고, 2차측의 (+)극은 110V라고 표시된 방향, 그라운드는 0이라고 표시된 방향이다.-문항 (2): 표2는 3개 변압기의 1차측과 2차측의 외부 단자대를의 측정결과를 정리한 결과이다. 선간전압으로 3상 220V를 인가해줬기 때문에 상전압은 이보다 배 작은 약 127V를 보인다. 실제 측정된 각 변압기의 선간전압과 상전압은 예상값과 큰 오차를 보이지 않았다.표 4는 2차측의 상전압과 선간전압의 측정결과를 정리한 내용이다. 변압기의 권선비가 2:1이기 때문에 2차측의 상전압은 1차측 상전압의 0.5배인 약 63.5V가 출력되었다. 또 2차측의 선간전압은 2차측 상전압의 배가 된 약 110V가 출력되었다. 각 항목의 예상값과 실제 측정된 값 간에 큰 오차를 보이지 않았다.-문항 (4): 오실로스코프를 사용하지 않고 전력계를 통해 위상차를 확인하였다. 표2와 3의 측정사진을 통해 위상차를 확인할 수 있다. 표 5의 1차측 상전압은 선간전압보다 30도 정도 뒤쳐지는 결과를 확인했다. 선간전압으로 3상 220V를 인가해줬기 때문에 상전압의 크기는 127V, 위상은 30도 뒤쳐진다. 또 표 6을 통해 2차측에서는 상전압의 위상을 기준으로 선간전압의 위상이 30도 뒤쳐지는 것을 확인할 수 있다.(2) 전원의 중성점과 1차 측 중성점을 연결하였을 때의 2차 측 파형과 연결하지 않았을 때의 2차 측 파형 간에 어떤 차이가 나타나는지 기술하라. 그리고 이러한 차이가 나타나는 이유에 대하여 조사하여 서술하라.: 이번 실험에서는 인가받은 3상 220V 전원에 중성점이 없어서 전원의 중성점과 1차측 중성점을 연결하지 못했었다. 하지만 만약 중성점끼리 연결하여 결과를 비교하였다고 가정할 때 2차측 파형 간에 존재할 차이의 원인을 추측하자면 다음과 같다. 전원의 중성점과 1차 측 중성점을 연결 여부에 따라 2차 측 파형에 차이가 발생하는 이유는 변압기 결선의 중성점 접지 상태가 1차 및 2차 측 전압과 위상에 영향을 미치기 때문인데, 중성점을 연결하지 못한 경우, 중성점 접지를 통한 안정화 효과가 감소하며, 이로 인해 2차 측 파형에서 전압 변동이나 왜곡이 발생할 수 있다.-연결하였을 경우전원의 중성점과 변압기 1차 측 중성점을 연결하면2차 측 전압은 각 상의 부하 변동이나 외부 영향에 의한 변동이 최소화되어 왜곡 없이 일정하게 유지된다.-연결하지 않았을 경우중성점을 연결하지 않으면 중성점이 부동 상태가 되며, 이는 변압기 각 상의 전압 불균형을 초래할 수 있다. 이로 인해 2차 측 파형에서 각 상 전압이 흔들리거나 약간의 위상 불일치가 발생할 수 있다. 특히, 부하가 불균형한 경우, 2차 측 전압에서 전압 왜곡 또는 위상차가 더 크게 나타날 수 있다.-차이가 나는 이유 추측중성점 연결은 변압기의 전압 안정화에 중요한 역할을 한다. 중성점을 연결하지 않으면 중성점이 부동 상태가 되어 부하의 불균형이 생길 경우 1차 및 2차 측 전압의 균형이 유지되지 않는다. 이는 각 상에 걸리는 전압에 미세한 불균형을 발생시키고, 특히 와이-와이 결선에서 중성점 연결이 없을 경우 전압 불안정성이 증가하게 된다.(3) 실험 (8) ~ (11)항까지의 결과를 정리하여 기술하라.-문항 (8): 표 7은 단상변압기 3대를 와이-델타 결선한 형태이다. 결선 형태는 2차 전압이 1차 전압에 비해 30도 뒤쳐지도록 결선하였다. 따라서 이후 2차측의 상전압(=선간전압)은 1차측 상전압에 비해 30도 뒤쳐지도록 측정되었다.-문항 (9): 3상 220V를 인가받았기 때문에 1차측 선간전압이 220V이며, 상전압은 배 작은 약 127V가 측정되었다. 2차측의 상전압은 1차측 상전압의 0.5배인 약 63.5가 측정되었으며 선간전압은 상전압과 동일한 약 63.5V이다. 또한 위상은 1차측의 상전압에 비해 약 30도 뒤쳐지는 결과를 확인하였다.5. 실험 고찰이번 실험에서는 단상 변압기 3대를 이용한 와이-와이 및 와이-델타 결선을 통해 각 결선 방식에서의 전압, 전류 및 위상 특성을 관찰하였다. 실험 결과를 통해 예상 전압값 및 위상과 실제 측정값 간의 차이를 분석할 수 있었다. 예상값과 실제값 사이의 오차는 미세한 수준이었지만, 여러 요인으로 인해 발생한 것으로 보인다.우선, 와이-와이 결선에서는 1차측에 3상 220V를 인가했을0V로 예상되었고, 실제 측정값은 예상값과 1~2V 내외의 작은 오차를 보였다. 이러한 오차는 변압기의 내부 임피던스 및 권선의 저항과 누설 리액턴스에 의한 전압 강하에서 발생할 수 있다. 특히, 각 상에 인가되는 전압의 미세한 불균형이 누적되어 변압기 2차측에서 약간의 전압 변동으로 나타날 수 있다. 또한, 결선 과정에서 배선 및 접속부에서의 저항과 같은 추가적인 전압 강하 요인이 있을 수 있다. 이러한 요소들은 예상된 전압 값에 비해 측정값에서 작은 오차를 유발하는 일반적인 원인으로 작용한다.이번 실험에서는 전원에 중성점이 없어 1차측 중성점과의 연결을 할 수 없었다. 중성점이 연결되지 않으면 부하 불균형이 발생할 경우 중성점이 부동 상태가 되어 2차측 전압의 불안정성이 증가할 수 있다. 중성점 접지는 각 상에 균일한 전압 분배를 가능하게 하여, 변압기 1차와 2차 측의 전압과 위상을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 중성점이 연결되지 않았을 경우, 특히 부하가 불균형일 때 2차측 전압에 불균형이 발생하고, 각 상 간의 위상 불일치가 더 두드러지게 나타날 수 있다. 이는 전압 및 위상의 변동을 유발할 수 있는 중요한 요소 중 하나이다.와이-델타 결선 실험에서도 유사한 결과가 나타났다. 와이-델타 결선에서는 2차측의 상전압이 1차측 상전압에 비해 약 30도 뒤처지도록 설계되었으며, 실제 측정값에서도 30도 뒤처지는 위상을 확인할 수 있었다. 오차가 미세한 수준으로 발생한 이유는 변압기의 자화 전류와 누설 리액턴스가 전압 및 위상에 미세하게 영향을 미쳤기 때문으로 판단된다. 또한, 결선 과정에서 배선 및 접속부에서의 저항으로 인해 전압 및 위상에 작은 오차가 생길 수 있다.이번 실험을 통해 변압기의 결선 방식에 따른 전압 및 위상 특성을 이해하고, 실제 측정에서 발생하는 미세한 오차의 원인들을 분석할 수 있었다. 이러한 오차는 변압기 내부 특성, 배선 및 접속부의 저항, 중성점 연결 여부, 그리고 측정 장비의 정확도 등 다양한 요인에 의해 발생할 수 있으며, 변

공학/기술| 2025.08.26| 9페이지| 1,000원| 조회(87)

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전력기기실험 실험 5. 단상 변압기 특성 결과보고서

전력기기실험결과레포트담당교수:학과:학번:이름:목차실험 명2실험 개요2실험 결과2결과 보고서6실험 고찰7실험명실험 5. 단상 변압기 특성2. 실험 개요단상변압기의 등가회로 정수 측정법을 익힌다.등가회로 정수와 % 임피던스에 대한 개념을 익힌다.유효전력, 무효전력 및 역률을 측정하고 그 개념을 이해한다.3. 실험 결과(1) 주어진 변압기에 대하여 개방실험과 단락실험을 행하고 그 결과로부터 변압기의 상수를 계산한다. 본문의 그림 3과 같이 결선하여 변압기의 극성을 확인한다. 같은 극성으로 확인된 단자쪽에 표시를 하여 극성을 알아볼 수 있도록 한다. 이때 반드시 고압측(220V) 단자에 저압측의 정격전압 (110V)를 인가하도록 한다.-개방시험표 SEQ 표 * ARABIC 1. 개방시험 변압기 결선형태와 1차측 전력계 측정상황변압기의 2차측을 개방한 상태, , 측정결과:표 SEQ 표 * ARABIC 2. 개방시험 측정결과와 이를 기반으로한 상수값 계산결과측정값110.7V4.46A360.2W34.06Ω3.25A3.24A34.17Ω매트랩 코드% 주어진 개방 시험 데이터V_OC = 110.7; % 개방 회로 전압 (V)I_OC = 4.46; % 개방 회로 전류 (A)P_OC = 360.2; % 개방 회로 손실 (W)% 1. 철손 저항 R_c 계산R_c = V_OC^2 / P_OC;% 2. 자화 전류 Ic와 무부하 전류 Im 계산I_c = P_OC / V_OC;I_m = sqrt(I_OC^2 - I_c^2);% 3. 자화 인덕턴스 X_m 계산X_m = V_OC / I_m;% 결과 출력fprintf('철손 저항 R_c: %.2f Ωn', R_c);fprintf('자화 전류 I_c: %.2f An', I_c);fprintf('무부하 전류 I_m: %.2f An', I_m);fprintf('자화 인덕턴스 X_m: %.2f Ωn', X_m);-단락시험표 SEQ 표 * ARABIC 3. 단락시험 변압기 결선형태와 1차측 전력계 측정상황변압기의 2차측을 단락한 상태, , 측정결과표 SEQ 표 * ARABIC 4. 단락시험 측정결과와 이를 기반으로한 상수값 계산결과측정값3.96V0.6A2W5.56Ω6.60 Ω3.56 Ω매트랩 코드% 단락시험으로부터 주어진 데이터V_SC = 3.96; % 단락시험 전압 (V)I_SC = 0.6; % 단락시험 전류 (A)P_SC = 2; % 단락시험 전력 (W)% 변압기 정격V_primary = 220; % 1차측 정격 전압 (V)V_secondary = 100; % 2차측 정격 전압 (V)S_rated = 500e3; % 정격 전력 (VA)% 계산% 등가 임피던스 (Z_e)Z_e = V_SC / I_SC;% 등가 저항 (R_e)R_e = P_SC / I_SC^2;% 등가 리액턴스 (X_e)X_e = sqrt(Z_e^2 - R_e^2);% 결과 출력fprintf('등가 임피던스 (Z_e) = %.2f ohmsn', Z_e);fprintf('등가 저항 (R_e) = %.2f ohmsn', R_e);fprintf('등가 리액턴스 (X_e) = %.2f ohmsn', X_e);(2) 주어진 저항과 리액터를 모두 변압기 2차측(저압측)에 병렬로 접속한다. 이때 리액터는 임피던스가 최소가 되도록 25%탭을 사용한다. 이 상태에서 1차전압, 2차전압, 1차전류, 2차전류 및 전력을 측정하라. 측정결과로부터 전압변동률을 계산하라.표 SEQ 표 * ARABIC 5. 200옴, 202mH의 부하를 2차측에 연결했을 때의 1차측과 2차측 전압전류 측정결과1차측2차측전압전류전압전류측정 사진예상값2201.551103.09실제값220.460.4109.40.65오차율0.2%74.19%0.5%78.96%표 SEQ 표 * ARABIC 6. 전압변동률 계산 결과2차측을 개방했을 때 무부하전압 측정 결과전압변동률을 계산한 결과0.82%% 변수 정의V_NL = 110.3; % 무부하 전압 (V)V_FL = 109.4; % 부하 전압 (V)% 전압변동률 계산voltage_regulation = ((V_NL - V_FL) / V_FL) * 100;% 결과 출력fprintf('전압변동률: %.2f%%n', voltage_regulation);4. 결과 보고서(1) 실험 (1)의 시험절차와 그 결과를 정리하여 기술하라.-개방시험: 변압기 1차측(고압측, 220V)에 정격전압(110V)을 인가하여 개방시험을 수행하였다. 2차측(저압측)은 개방된 상태에서, 1차측의 전압, 전류, 및 전력을 측정하였다. 측정된 값을 바탕으로 변압기의 철손 저항과 자화 인덕턴스를 계산한 결과는 다음과 같다.측정값110.7V4.46A360.2W34.06Ω3.25A3.24A34.17Ω-단락시험: 변압기 2차측(저압측)을 단락시키고 1차측에 소전압을 인가하여 단락시험을 수행하였다. 1차측의 전압, 전류, 및 전력을 측정하였는데, 측정된 값을 바탕으로 변압기의 동손 저항와 리액턴스를 계산한 결과는 다음과 같다.측정값3.96V0.6A2W5.56Ω6.60 Ω3.56 Ω(2) 주어진 변압기의 등가회로 정수를 단위법 임피던스로 나타내어라.: 주어진 변압기의 등가회로 정수들을 단위법으로 나타내려면, 각 값을 기준값(base value)으로 나누어야 한다.1차측을 기준으로 변압기의 등가회로 정수를 계산한 결과는 다음과 같다.표 SEQ 표 * ARABIC 7. 주어진 변압기의 상수들을 1차측을 기준으로 등가회로 정수를 계산한 결과clc; clear;% 변압기 단위법 임피던스 계산 매트랩 코드% 기준값 설정V_base = 220; % 기준 전압 (V)S_base = 500e3; % 변압기 정격 용량 (VA)I_base = S_base / V_base; % 기준 전류 (A)Z_base = V_base^2 / S_base; % 기준 임피던스 (Ω)% 주어진 변압기 상수R_c = 34.06; % 코어 저항 (Ω)X_m = 34.17; % 자기 리액턴스 (Ω)R_e = 5.56; % 등가 저항 (Ω)X_e = 3.56; % 등가 리액턴스 (Ω)% 단위법 임피던스 계산R_c_pu = R_c / Z_base; % 단위법 철손 저항 (pu)X_m_pu = X_m / Z_base; % 단위법 자화 리액턴스 (pu)R_e_pu = R_e / Z_base; % 단위법 등가 저항 (pu)X_e_pu = X_e / Z_base; % 단위법 등가 리액턴스 (pu)% 결과 출력fprintf('단위법 철손 저항: %.2f pun', R_c_pu);fprintf('단위법 자화 리액턴스: %.2f pun', X_m_pu);fprintf('단위법 등가 저항: %.2f pun', R_e_pu);fprintf('단위법 등가 리액턴스: %.2f pun', X_e_pu);실험 (2)의 실험조건에 대하여 전압변동률을 계산하고 이를 실측 결과와 비교하라.: 전압변동률의 계산 결과는 0.82%로 계산되었다.5. 실험 고찰이번 실험에서 실험 1 항에서 개방 시험과 단락 시험을 진행하였다. 개방 시험은 1차측에서 전력계를 통해 , , 를 측정하였고, 나머지 회로 정수는 50page, 51page의 공식에 맞춰 계산하였다. 실험 2 항 또한 전력계를 통해 , , 를 측정하였고, 나머지 회로 정수는 51page, 52page의 공식에 맞춰 계산하였다. 단락 시험은 안전상의 이유로 2차측에서 트랜스를 이용하여 7.39V를 인가하여 진행하였다. 실험 2 항에서 V, I, P는 전력계를 이용해 측정하였고 와 는 부하 역률에 맞추어 전압변동률을 계산하였다. 각 실험에서 변압기의 내부 저항이 높아 전류가 낮게 측정되어 전력도 낮게, 저항은 높게 측정되어 오차가 발생하였다. 이론값보다 낮은 2차 전류가 측정되어 전압변동률도 낮게 계산되었다.PAGE * MERGEFORMAT2

공학/기술| 2025.08.26| 7페이지| 1,000원| 조회(64)

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