AReS

PART1R, L, C 회로

실험 17 :변압기 특성

이론

단상 교류 전압을 바꾸는 변압기로, 철심과 거기에 감긴 고압 및 저압 권선으로 되어 있다. 조명을 비롯한 단상 전력을 공급하는데 쓰이며 때때로 3상 전력을 공급하는데 쓰기도 한다.

가. 변압기의 원리

패러데이의 법칙 : 유도 기전력의 크기는 코일을 끊는 자속선의 수와 변화 속도에 따라 변화한다.

$e _{1} =L {DELTA phi } over {DELTA t}$

렌쯔의 법칙 : 유도 기전력의 방향은 기전력을 방해하는 방향으로 생긴다.

$e _{2} =L {DELTA phi } over {DELTA t}$

암페어의 오른나사 법칙 : 코일에 전류를 흐르게 하면 나사의 진행 방향으로 자속이 생긴다.

나. 유도 기전력

전원측인 1측 단자에 v₁ = √ 2 V₁ sin ωt[V] 를 가하면 철심 중에 교번자속가 Φ[ωb]발생하며, 이 자속과 쇄교하는 2차 권선에는 전자 유도작용에 의하며 권선 회수에 비례하는 유도 기전력이 발생한다.

$e _{1} = {2 pi } over {sqrt {2}} fn _{1} phi =4.44fn _{1} phi$

V₁ : 1차 단자전압 (전원측)
V₂: 2차 단자전압 (부하측)
e₁ : 1차 기전력 (자체 유도 기전력)
e₂ : 2차 기전력 (상호 유도 기전력)
n₁ : 1차 권선 횟수
n₂ : 2차 권선 횟수
Φ : 교번 자속

$e _{2} = {2 pi } over {sqrt {2}} fn _{2} phi =4.44fn _{2} phi$

전압비(권수비) :
전압비= {1차`전압} over {2차`전압}

$a= {V _{1}} over {V _{2}} = {n _{1}} over {n _{2}} (권수비)$

다. 변압기의 형식

내철형 : 권선을 양 철심각에 동심 배치한 것
외철형 : 철심각 안쪽에 고/저압 권선을 교대로 배치한 것
권철심형 : 냉간 압연의 규소 강대를 감아서 만든 것

fig1-26

그림 1-26변압기의 기본 회로

라. 변압기의 정격

정격 용량 : 정격 주파수의 정격 2차 전압과 정격 2차 전류를 곱한 값. 단위[VA], [KVA]를 사용한다.
정격 전압 : 정격 2차 전압은 명판에 기록된 2차 권선의 단자 전압
정격 전류 : 정격 용량을 정격 2차 전압으로 나눈 값을 정격 2차 전류라 한다.

실험 과정

fig1-27

그림 1-27변압기 측정

1. M01 모듈에서 Block g를 이용하여 그림 1-27과 같이 결선한다.

2. 디지털 멀티미터를 이용하여 T1의 1차측과 2차측의 저항값을 측정한다. 1차 측은 좌측(4-5), 2차 측은 우측(1-3)이다. 2차측 중간탭을 중심으로 위쪽과 아래쪽의 저항값을 측정하여 표 1-17 해당란에 기록한다.

3. 함수발생기의 출력 파형을 사인파, 출력 주파수를 10kHz, 출력전압을 20Vpp로 설정하여 1차 측에 연결하고, 2차 측에 각 전압을 측정하여 표 1-17 해당란에 기록한다.

tab1

실험 1-17.1 M01를 이용하여 그림 1-27과 같이 회로를 구성한다.

1.결선 방법(M01 모듈)

1.측정하고자 하는 모듈(ARES-EI-M01)을 본체에 접속한다.

2.전원 결선

M01 모듈에서 Signal Output의 A+ 단자와 block g의 T1에 4번 단자 간을 적색선으로 연결하고, A- 단자와 T1에 5번 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

3.계측기결선

전압계 결선

V1 측정 : 전면 패널 Signal Input의 CH A에 A+ 단자와 block g의 T1에 1번 단자 간을 적색선으로 연결하고, A- 단자와 T1에 2번 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

V2 측정 : 전면 패널 Signal Input의 CH B에 B+ 단자와 block g의 T1에 2번 단자 간을 적색선으로 연결하고, B- 단자와 T1에 3번 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

Vt 측정 : 전면 패널 Multimeter의 High 단자와 block g의 T1에 1번 단자 간을 적색선으로 연결하고, Low 단자와 T1에 3번 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

2.결선도

flash

3.측정방법

<저항 측정 방법>
1
Multimeter의 High 단자와 block g의 4번 단자 간을 적색선으로 연결하고, Low 단자와 5번 단자 간을 연결한다.

Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 dmm을 클릭하면 Digital Multi Meter 창이 나타나며 이때 ohm를 클릭하면 저항값이 표시된다.

같은 방법으로 1번과 3번, 1번과 2번, 2번과 3번 간의 저항값을 측정하여 표 1-17에 기록한다.

측정이 끝나면 [실험 과정]과 같이 결선한다.

<전압 측정 방법>
1전면 패널 좌측 메뉴에서 analog output을 선택한다.
Function Generator창에서 Amplitude를 20vpp로 설정하고, Frequency를 10k 그리고 Signal을 sine로 선택한 후 on을 클릭하여 10KHz 20Vp-p를 출력한다.
2Touch LCD 패널 좌측 메뉴에서 analog input을 클릭하면 Oscilloscope 창이 나타나며 이때 Volt & Ampere Meter 탭을 선택하고, CH A, CH B에서 voltage, ac, rms를 클릭하면 전압값이 표시된다.
이때 CH A는 V1, CH B는 V2이 값으로 표 1-17 해당 란에 기록한다.
3Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 dmm을 클릭하고, acv를 클릭하면 Vt 전앖값이 표시된다. 표 1-17 해당란에 기록한다.
4입력 전압 측정
전면 패널 Multimeter의 High 단자와 block g의 T1에 1번 단자 간을 적색선으로 연결하고, Low 단자와 T1에 3번 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 dmm을 클릭하고, acv를 클릭하면 Vt 전앖값이 표시된다. 표 1-17 해당란에 기록한다.
52차 측에 입력을 가하고 1차 측에서 출력을 측정한다.
M01 모듈에서 Function Generator의 A+ 단자와 block g의 T1에 1번 단자 간을 적색선으로 연결하고, A- 단자와 T1에 3번 단자 간을 흑색선으로 연결한다.
<전압계 결선>

입력전압 측정 : 전면 패널 Signal Input의 CH A에 A+ 단자와 block g의 T1에 1번 단자 간을 적색선으로 연결하고, A- 단자와 T1에 3번 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

출력전압 측정 : 전면 패널 Signal Input의 CH B에 B+ 단자와 block g의 T1에 4번 단자 간을 적색선으로 연결하고, B- 단자와 T1에 5번 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

Touch LCD 패널 좌측 메뉴에서 analog input을 클릭하면 Oscilloscope 창이 나타나며 이때 Volt & Ampere Meter 탭을 선택하고, CH A, CH B에서 voltage, ac, rms를 클릭하면 전압값이 표시된다.

이때 CH A는 입력전압, CH B는 출력전압 값으로 표 1-17 해당 란에 기록한다.

결선도

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6측정이 끝나면 Analog Output에서 on red을 클릭하여 출력을 차단한다.