PART1 R, L, C 회로

실험 14 : AC RL 회로

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PART1R, L, C 회로

실험 14 :AC RL 회로

이론

Inductor의 교류저항 XL의 특징은 회로에 흐르는 전류와 전압의 위상이 90°차이를 갖는다. 그러나 Coil에 DC 저항성분인 R이 직렬로 들어있다고 하면 이의 합성저항(임피던스) Z는 다음 식으로 나타내고 전압과 전류의 관계도 옴의 법칙을 따른다.

Z = R + jX_L , ~~~ Z = E over I , ~~~ PHI = tan^-1 X_L over R

fig1-22

그림 1-22R-L 회로와 위상관계

그림 1-33은 R-L직렬회로를 나타내며 합성저항(임피던스)은 Z = √R2+XL2가 된다. 그리고 회로에 DC 저항성분 R이 있게 되면 전류에 대한 전압의 위상차도 90°가 아닌 그림(b)와 같이 된다. 교류저항(Reactance)이 없는 회로에서의 부하전력의 계산은 P=IE의 값으로 계산된다. 그러나 교류회로에서는 전류전압의 위상각에 의해서 단순한 직류저항만 있는 부하의 경우와는 다르다. 임피던스 Z와 R성분의 비를 역률(Power Factor)이라 하고 PF = R /Z = cos Φ로 나타낸다. 여기서 R성분 부하에 대한 전력을 유효전력(Effective Power)이라 하고 Z에 대한 전력을 피상전력(Apparent Power)이라고 하며 다음과 같이 나타낸다.

PF= {유효전력} over {피상전력} =cos PHI `

실험 과정

fig1-23

그림 1-23L-R 회로와 위상관계

1. M-01에서 그림 1-23 (a)와 같이 교류전원을 연결하고 표 1-14에 따라 주파수를 변화시키면서 EL, ER을 측정하여 해당란에 기입한다. 그리고 임피던스 Z를 주어진 식을 이용해 계산하고 결과를 기록하라.

tab1

실험 1-14.1 AC RL 회로 (그림 1-23 (a)와 같이 구성)

1.결선 방법
1.회로 결선

함수 발생기 연결

전면 패널 Signal Output의 A+ 단자와 block f의 R9 좌측 단자 간을 적색선으로, A- 단자와 L1 아래 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

전압계 연결

전면 패널에 Signal input CH A의 A+ 단자와 block f의 R9 좌측 단자 간을 적색선으로 연결하고, A- 단자와 R9 우측 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

전면 패널에 Signal input CH B의 B+ 단자와 block f의 L1 위 단자 간을 적색선으로 연결하고, B- 단자와 L1 아래 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

2.결선도
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3.측정방법
  1. 1전면 패널 좌측 메뉴에서 analog output을 선택한다.

    Function Generator창에서 Amplitude를 20vpp,amplitude 50% 로 설정하고, Frequency를 1k 그리고 Signal을 sine로 선택한 후 on을 클릭하여 1KHz 10Vp-p를 출력한다.

  2. 2전면 패널 좌측 메뉴에서 analog input을 선택한다.

    Volt & Ampere Meter를 선택하고, CH A와 CH B에서 각각 voltage, pp, ac를 선택하면 측정값이 표시된다. 표 1-14의 해당 주파수 란에 기록한다. CH A는 EL, CH B는 ER 값이다.

  3. 3전면 패널 좌측 메뉴에서 analog output을 선택한다.

    Function Generator창에서 Frequency를 100으로 선택하고 button_arrow를 클릭하여 500Hz frequency 500hz가 되도록 한다음 2)과정을 수행한다.

    Function Generator창에서 Frequency를 100으로 선택하고 button_arrow를 클릭하여 1500Hz frequency 1.5khz 가 되도록 한다음 2)과정을 수행한다.

    Function Generator창에서 Frequency를 1k로 선택하고 button_arrow를 클릭하여 2000Hz frequency 2khz 가 되도록 한다음 2)과정을 수행한다.

  4. 4측정이 끝나면을 on red2클릭하여 함수발생기의 출력을 차단한다.
4.계산

1. 표 1-14에 임피던스 Z를 주어진 식을 이용해 계산하고 결과를 기록하라.

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실험 결과 보고서

result
AC RL 회로
1. 실험 결과표

<표 1-13>(R8=1kΩ, C2=4.7uF)

result_table
주파수ECERZ = √R2+XC2
500 ㎐
1000 ㎐
1500 ㎐
2000 ㎐

<표 1-14>(R9=1.2kΩ, L1=53uH)

result_table
주파수ELERZ = √R2+XL2
500 ㎐
1000 ㎐
1500 ㎐
2000 ㎐
2. 검토 및 정리
1) XC를 각 주파수 별로 계산하고, Z 수식에 의거 임피던스를 계산한 다음옴의 법칙을 이용하여 커패시터 양단의 전압과 저항 양단의 전압을 계산한다.
2) XL를 각 주파수 별로 계산하고, Z를 수식에 의거 임피던스를 계산한 다음 옴의 법칙을 이용하여 코일 양단의 전압과 저항 양단의 전압을 계산한다.
3) 계산값과 측정값을 비교한다.
3. 실험 결과에 대해 토의한다.

inductorColorGuide