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  • [기초회로실험]rlc 직렬 공진회로(예비)
    [기초회로실험]rlc 직렬 공진회로(예비)
    1.이론(1) 직렬공진회로RLC 직렬공진회로는 그림 1과 같이 R, L, C가 직렬로 연결된 회로에 교류전원을 걸어준 회로이다. 복소수 임피던스의 방법을 도입하여 이 회로의 전류를 구해보자.그림 1. RLC 직렬공진회로우선(1)이므로 복소수 전압은(2)로 놓는다. 회로의 총 복소수 임피던스는(3)가 된다. Ohm의 법칙에 따라 복소수 전류는(4)가 된다. 여기서는 그림 2에서와 같이(5)로 주어진다. 실제 전류는 복소수 전류의 허수부를 취하여 구할 수 있다..(6)그림 2. RLC 직렬공진회로에서의 위상각저항 양단에서 출력전압을 뽑으면, 출력전압은(7)이 된다. 여기서 입력전압의 유효값과 출력전압의 유효값의 비를 구하면(8)이 된다. 이 값을 주파수의 함수로 그리면 그림 3과 같다.그림 3. RLC 직렬공진회로의 주파수 응답그림 3처럼 어떤 물리량(여기서는 주파수 f)이 변할 때 다른 물리량(여기서는 Vo/V)이 peak 값을 가질 때 공진(resonance)이 일어난다고 한다. RLC 직렬공진회로에서 공진은, 즉(9)일 때 일어난다. 따라서 공진주파수는(10)가 된다.식 (6)에서 보듯이 입력전압의 주파수가 0에 가까울 때는 capacitive reactance가 커져 전류가 거의 흐르지 않게 된다. 반대로 주파수가 공진주파수보다 훨씬 크면 inductive reactance때문에 전류가 흐르지 않게 된다. 공진주파수에서는 capacitive reactance와 inductive reactance가 서로 상쇄되어 총 impedance에는 저항만 남게 되고, 이 때 총 impedance의 절대값은 가장 작아지게 되어 전류가 최대가 된다. 또한 공진주파수에서는 식 (5)의 위상각는 0이 되어, 입력전압과 전류의 위상이 같아지게 된다. 공진회로는 주파수가 다른 여러 개의 신호가 들어올 때 원하는 주파수의 신호만 출력단자로 보내는 역할을 할 수 있으므로, 라디오나 TV에서 방송국을 선택하는 tuner에 쓰인다.(2) Q와 주파수 응답공진회로에서 가장 중요한 것은 공진주파수 fo이고, 그 다음 중요한 것은 공진 peak의 폭이 얼마나 되느냐는 것이다. 식 (8)을(11)로 바꾸어 쓸 수 있는데, 이 때,(12)즉 공진주파수에서의 inductive reactance와 저항의 비를 이 공진회로의 Q-factor라 한다. 공진주파수에서는 코일이나 capacitor 양단의 전압이 저항 양단의 전압의 Q 배가 되게 된다.
    공학/기술| 2011.05.02| 6페이지| 1,500원| 조회(309)
    태그 rlc 직렬 공진회로(예
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  • [기초회로실험]rlc 직렬 공진회로(결과)
    [기초회로실험]rlc 직렬 공진회로(결과)
    1. 개요- 실험 목적(1) RLC 직렬공진회로의 특성을 공부한다.(2) RLC 직렬공진회로에서의 Q-factor에 대해 알아본다.2. 결과표 18.1 직렬 RLC회로의 공진 주파수인덕터L(mH)콘덴서C(uF)공진주파수 fs(Hz)측정치계산치68mH1nF1930019310.1612368mH10uf193.00193.101612368mH100uf61.03361.06409147표 18.2 직렬 RLC회로의 저항의 효과저 항공진주파수저항양단의 전압코일/저항양단의 전압전류(계산치)위성각(계산치)820173000.5611.1550.68464.09470173000.5681.1901.20864.48220183000.2941.1371.33675.5표 18.3 직렬 RLC회로의 주파수 측정단계주파수220단계주파수220VrVcVrVcfr -6000133000.0452.678fr + 500198000.3197.31fr -5000143000.0563.116fr +1000203000.2595.025fr -4000153000.0713.795fr +2000213000.1893.682fr -3000163000.0964.985fr +3000223000.1322.817fr -2000173000.1467.728fr +4000233000.1032.250fr -1000183000.29413.177fr +5000243000.0841.849fr - 500188000.37312.674fr +6000253000.0711.55fr193000.35810.863. 분석RLC 직렬공진회로의 주파수 특성을 파악하는 실험이었다.오실로스코프의 기계문제로 인하여 실험하는데 오랜시간이 걸린 실험이었다.인덕터의 값은 68mH이였지만 실험에서 구하려는의 값이 오실로스코프의 문제인지 멀티미터의 문제인지 값이 나오지 않았다.따라서 1nF, 10uf, 100uf의 커패시터 값과 1mH의 인덕터 값을 이용하여 실험을 하였다.실험을 통하여 공진주파수은 큰 오차율 없이 찾을 수 있었다. 그리고 저항 R은 실제 공진주파수에 영향을 미치지는 않지만과에 값을 측정할 때는 영향을 미치고 실제 실험을 통하여서 저항값이 증가함에 따라의 값은 증가하고에 값은 줄어듬을 확인하는 실험이었다.실험값에 따라서 주어지는 위상각도 저항값이 증가함에 따라 줄어드는 것을 알 수 있었다.이론적으로 공진주파수는인 상황에서 발생되고 이때 임피던스의 공식에 의해서 임피던스이기 때문에 저항의 값에 따라 실험 결과값이 영향을 미침을 알 수 있었다.
    공학/기술| 2011.05.02| 3페이지| 1,500원| 조회(429)
    태그 rlc 직렬 공진회로(결
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  • [기초회로실험]rc, rl, rlc 회로의 임피던스 및 전력 측정(예비)
    [기초회로실험]rc, rl, rlc 회로의 임피던스 및 전력 측정(예비)
    1.이론(1) RC, RL, RLC 회로의 임피던스이번에는 저항, 인덕터, 커패시터가 직렬이나 병렬로 연결된 회로의 특성을 알아보겠습니다. 여기서는 임피던스라는 개념이 필요한데 이것은 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 것으로 저항과 비슷한 의미이고 옴의 법칙을 사용할 수 있습니다. 임피던스는 Z로 표기하고 이것의 크기는 저항의 제곱과 리액턴스의 제곱을 더해서 제곱근을 한 것이고 위상은 리액턴스를 저항으로 나눈 후 아크탄젠트를 하면 구할 수 있습니다. 인덕터와 커패시터의 각 리액턴스는 wL과 1/wC 이고 여기서 w는 각주파수로서 2πf 입니다. 이제 3개의 소자가 직렬로 연결될 때 리액턴스 값은 X=XL-XC로 구할 수 있습니다. 이렇게 저항과 리액턴스를 알면 아래와 같이 임피던스 삼각도를 그릴 수 있습니다. 이 경우는 XL의 값이 XC보다 클 경우에 나오는 그림입니다.XLXcRθZ이렇게 임피던스 삼각도를 이용하면 좀더 쉽게 크기와 위상을 알 수 있습니다. 병렬로 연결된 경우도 위의 식을 이용하여 저항과 리액턴스 값들을 구하여 임피던스를 구할 수 있습니다. 그런데 병렬에서는 모두 역수를 취해야 하므로 계산이 복잡해집니다. 그래서 임피던스 대신 이것의 역수인 어드미턴스를 사용하게 됩니다. 그리고 저항 대신 컨덕턴스로, 리액턴스도 이것의 역인 서셉턴스를 사용하면 직렬와 같이 계산할 수 있어 편리합니다.(2) 교류 회로의 전력교류 회로에서의 전력은 리액턴스 값이 있으므로 직류 회로와는 다르게 해석해야 합니다. 여기서는 피상 전력이라 하여 P(단위는 VA)로 나타내고 이것은 전압과 전류의 곱으로 계산됩니다. 또 피상 전력은 두 가지 성분으로 나누어지는데 저항에 의해서 소비되는 전력을 유효 전력, 리액턴스 부분에서 소비되는 전력을 무효 전력이 됩니다. 즉 저항에 걸리는 전력이 실제로 사용할 수 있는 것입니다. 피상 전력도 아래와 같이 삼각도의 그림으로 나타낼 수 있습니다.PXPRθP여기서 유효전력 PR 은 Pcosθ로 계산되고, 무효전력 PX 은 Psinθ 로 계산할 수 있습니다. 특히 여기서 cosθ는 역률이라 하여 유효전력의 비율을 나타냅니다. 즉 역률이 1에 가까워질수록 유효전력은 높아지고 그만큼 손실이 적은 회로가 되는 것입니다. 그렇기 위해서는 리액턴스 값이 작아지고 저항값이 커져서 위상이 작아져야 cosθ는 1에 가까워집니다. 이렇게 교류전력은 직류전력과는 달리 리액턴스의 값에 따라 무효전력이 생기면서 실제적인 유효전력이 결정되는 특성을 가지고 있습니다.
    공학/기술| 2011.05.02| 2페이지| 1,500원| 조회(258)
    태그 RL, RC, rlc 회로의 임피던스
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  • [기초회로실험]rc, rl, rlc 회로의 임피던스 및 전력 측정(결과)
    [기초회로실험]rc, rl, rlc 회로의 임피던스 및 전력 측정(결과)
    1. 개요- 실험목적(1) 저항소자를 포함하고 있는 교류 소자와의 직,병렬 회로에서 회로의 임피던스를 측정하고 임피던스의 삼각형 및 위상각의 개념을 이해한다.(2) 교류 회로의 유,무효 전력 및 피상 전력의 개념을 이해하고 실제 교류 회로 소자의 전력을 측정한다.2. 결과표 1. RC, RL, RLC 직렬 회로의 임피던스회로소 자 값입력전압V저항전압VR인덕터전 압VL커패시터전 압VC전체전류ITRLCRC270Ω1㎌10V0.718V6.969V0.00266ARL270Ω68mH10V4,343V1.945V0.0165ARLC270Ω68mH1㎌10V0.719V0.3225V6.987V0.00264A표 2. RC, RL, RLC 직렬 회로의 임피던스(계속)회로소 자 값리 액 턴 스임 피 던 스위상각θRLC이론치이론치RC270Ω1㎌2653.9272667.19584.190RL270Ω68mH25.622271.1215.420RLC270Ω68mH1㎌2628.3052642.26984.135표 3. RC, RL, RLC 직렬 회로의 전력(볼트-암페어 방법)회로소 자 값입력전압V저항전압VR전체전류IT피상전력PA유효전력P역률PF위상각θRLCRC270Ω1㎌10V0.718V0.00266A0.0264W0.00190W0.071885.88RL270Ω68mH10V4.343V0.0165A0.164W0.0716W0.4343625RLC270Ω68mH1㎌10V0.719V0.00264A0.0262W0.00189W0.71985.87회로소 자 값입력전압V저항전류IR인덕터전 류IL커패시터전 류IC전체 전류(측정치)RLCIRCIRLIRLCRC270Ω1㎌10V0.0357A0.00362A0.0339ARL270Ω68mH10V0.0354A0.378A0.362ARLC270Ω68mH1㎌10V0.0356A0.381A0.00378A0.356A표 4. RC, RL, RLC 병렬 회로의 임피던스표 5. RC, RL, RLC 병렬 회로의 임피던스(계속)회로소 자 값리액턴스소자 전류IX전체 전류(계산치)임피던스Z = V / IT위상각θRLCITRC270Ω1㎌0.00376A0.0373A268.0966.012RL270Ω68mH0.390A0.379A26.38584.813RLC270Ω68mH1㎌0.00380A0.382A26.1786.092표 6. RC, RL, RLC 병렬 회로의 전력(볼트-암페어 방법)회로소 자 값입력전압V저항전압VR전체전류IT피상전력PA유효전력P역률PF위상각θRLCRC270Ω1㎌10V10V0.0373A0.373W0.3703W0.9936.783RL270Ω68mH10V10V0.379A3.79W0.3701W0.097784.393RLC270Ω68mH1㎌10V10V0.382A3.82W0.3701W0.096984.4393. 분석이 실험은 RLC 소자를 이용하여 직렬, 병렬 회로를 구성하고 각 전압과 전류를 계산하여 임피던스, 위상각을 구하고, 또 피상전력과 유효전력 및 위상각, 역률을 구하는 것이었습니다. 또 L과 C의 위상차가 나는 것을 직접 오실러스코프를 통하여 확인하였습니다.결과표를 분석하면 대체적으로 오차가 있지만 범위를 벗어나지는 않았습니다. 교류소자가 함께 있을 때 위상각을 살펴보면 이것의 영향을 많이 받으면 각이 커지고 저항의 영향을 많이 받으면 작아지는 것을 볼 수 있습니다. 그리고 커페시터는 위상이 (-)부호를 가지기 때문에 인덕터가 작을 경우 위상이 (-)가 나올 수 있습니다. 전력에서도 마찬가지로 교류소자가 커지면 무효전력이 커지고 유효전력이 작아져서 위상각이 커지는 것을 볼 수 있습니다. 즉 저항값이 커야 유효전력이 커지고 역률이 높아져서 높은 전력을 얻을 수 있습니다. 그러나 이번 실험에서는 정확한 측정을 위해 10Ω의 작은 저항을 사용하였으므로 역률이 대체로 작게 나왔습니다. 이렇게 교류소자의 특성을 확인하고 이것이 실제로 전력에 어떻게 영향을 미치는지 알 수 있었습니다.
    공학/기술| 2011.05.02| 3페이지| 1,500원| 조회(296)
    태그 RL, RC, rlc 회로의 임피던스
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  • [기초회로실험]rc 및 rl미적분회로(예비)
    [기초회로실험]rc 및 rl미적분회로(예비)
    1.이론(1) 커패시터의 전류, 전압 특성커패시터는 두 도체판 사이에 유전체를 놓은 것으로 이것에 전류를 가하게 되면 양 도체판에 전하를 축적시키는 역할을 하게 됩니다. 일단 전류가 흐르면 커패시터에 충전이 완전히 될 때까지는 어느 정도의 시간이 걸립니다. 충전의 속도는 VC(t) = Vdc(1-e-t/τ)와 같이 지수 함수적으로 증가하게 됩니다. 여기서 τ는 시상수로서 커패시터와 저항을 곱한 것과 같습니다. 이렇게 해서 시간이 지나면 충전이 끝나서 이제 일정한 전압 수치를 유지하게 되고 전압이 가해져도 더 이상의 변화가 없습니다. 그러다가 전압의 공급이 중단되면 서서히 방전되기 시작합니다. 이 때 방전되는 속도도 역시 VC(t) = Vdc(1-e-t/τ)와 같이 지수 함수적으로 감소합니다.- 1 -이제 옴의 법칙을 이용하면 ic(t) = Vdc/R ? e-t/τ 의 식으로 표현할 수 있습니다. 방전될 때는 (-)부호의 값을 가지게 됩니다. 결국 이것으로부터 커패시터의 전류는 양단의 전압을 미분한 것과 같다는 것을 알 수 있습니다.(2) 인덕터의 전류, 전압 특성인덕터는 철심에 절연된 도체를 나선형으로 감은 형태로 되어 있고 커패시터와는 반대적인 특성을 가지고 있습니다. 즉 전류와 전압과의 관계가 반대인 것입니다. 인덕터에 전류가 흐르게 되면 전류 크기의 변화로 인해 유기전압이 생기게 됩니다. 이렇게 전류로 인해 생기는 유기전압은 시간의 변화율에 비례하므로 VL(t) = LdiL(t)/dt 의 식과 같이 전류를 미분하여 구할 수 있습니다. 인덕터 역시 전압이 인가되면 증가속도는 VL(t) = Vdce-t/τ 와 같이 지수 함수적으로 증가하고 전압 공급이 중단되면 VL(t) = -Vdce-t/τ 와 같이 지수 함수적으로 감소합니다. 감소할 때와 증가할 때의 함수는 같지만 부호가 다른 것을 확인할 수 있습니다.
    공학/기술| 2011.05.02| 3페이지| 1,500원| 조회(150)
    태그 rc 및 rl미적분회로(
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