삼상교류 회로의 임피던스 측정 예비 보고서

목차

전기공학설계실험

삼상 교류회로의 임피던스 측정

10.1 실험목적
참고문헌

가. 관련이론

나. 실험 내용 ( Pspice 시뮬레이션을 이용한 분석 & 회로 분석 )
실험 10.4.1 평형 Y부하

10.4.2 평형 △부하

다. 연구과제

본문내용

90.828mA와 매우 근사함을 확인 할 수 있습니다. 시뮬레이션 파형을 통해서 상전류와 선전류는 이전의 R, R-C를 연결한 평형 델타 부하 회로 실험에서와 같이 각각 120의 위상차이를 보이며, 상전류와 선전류의 파형은 서로간에 30의 위상차이를 나타내는 것을 확인 할 수 있습니다. (자세한 위상 차이 계산은 뒷 부분에)
5-3) , 및 를 측정하여 3상 △부하의 전력을 계산하고, 전력계의 지시값을 표 17-2에 기록하고 비교하라.
+ 시뮬레이션 결과 & 고찰
상전압을 측정한 결과 15.59V로 R, R-C를 연결한 평형 델타 부하 회로에서와 근사한 값을 나타내면서, 공급전압 9V이므로 계산식 VL=Vpd을 통해서 계산한 15.588V와 매우 근사한 값을 나타내는 것을 확인하였습니다. 상전압 Vab, Vbc, Vca는 각각 119~121의위상차이를 나타내며 이는 이론치인 120의 위상차이와 근사함을 확인할 수 있습니다.
R-L-C를 연결한 평형 델타 부하의 전력은 계산치는 590.828X15.59=9.211V이 나왔으며 이는 시뮬레이션 측정값인 9.256W와 매우 근사한 값을 나타내었습니다. 여기서는 R-C와는 달리 C와 L이 서로 상쇄가 되므로 R단과 R-L-C부하 전체를 계산하였을 때도 동일한 전력 값을 나타냅니다. 초기부분의 파형을 보면 R-C를 연결한 부하를 사용했을 때와 마찬가지로 일정한 시간이 지난 뒤에 전력의 값이 피크치에 도달하는 것을 확인 할 수 있습니다. 이는 L과 C의 영향으로 인한 전류의 파형이 반영된 것으로 확인 할 수 있습니다. 위상차이 또한 120가 나는 것을 파형을 통해서 확인 할 수 있습니다.
(역률 이 되어, 무효전력이 없어짐을 다시 한번 알 수 있습니다. 즉, 소비하는 전력은 순수 유효 전력이 됩니다.)
6) 평형 △부하에서의 ,및와 , 및 와의 관계를 비교 분석하라.
+ 시뮬레이션 결과 & 고찰
상전류와 선전류의 파형을 비교해 보면 위의 시뮬레이션 파형에서 확인 할 수 있듯이 차이를 보이는 것을 알 수 있습니다. 이는 이론상으로는 30의 위상차이를 나타내는 것으로 이러한 이유는 Ia=Iab-30로 나타낼 수 있는 평형 델타 부하의 상전류와 선전류의 관계식을 통해서 이해할 수 있습니다. 이러한 관계식을 통해서 보면 선전류는 상전류에 비해서 30 앞서는 것을 확인할 수 있습니다. 또한 관계식을 통해서 피크치에서 차이가 나는 것을 확인할 수 있습니다. 선전류가 상전류에 비해서 배 만큼 큰 것을 알 수 있습니다. 실제 시뮬레이션 값에서도 419.009mA로 근사한 값을 나타내었습니다. R-C 평형 델타 부하의 Ia와 Iab의 전류 파형을 통해서 위상차이를 분석해 보면 29의 위상차이가 발생하는 것을 확인 할 수 있습니다.
26.895-10.363=16.532(한주기 시간)
28.186-26.895=1.291(Ia와 Iab의 피크치 시간차이)
1.291:x = 16.532:360 으로 놓고 계산을 하면 약 29의 위상차이가 나타나는 것을 확인 할 수 있습니다.
다. 연구과제
1. 지상역률, 진상역률 이란 무엇인지 간략하게 비교 설명하시오.
1. 역률(Power Factor) 이란 무엇인가? => 교류회로에서 유효전력과 피상전력의 비라고 표현할 수 있으며, 전압과 전류의 위상차라고도 할 수 있다. 2. 진상과 지상의 의미는? => 지상, 진상은 모두 전압을 기준으로 전류의 파형이 전압보다 쳐지느냐 앞서느냐를 나타내는 말이다. 전원은 전류원과 전압원으로 나눌 수 있는데, 전압원이 전류원에 비해 구현하기가 훨씬 쉽고 주위에서 볼 수 있는 대부분의 전원이 전압원이기 때문에 전압을 기준으로한 전류의 파형으로 진상, 지상을 구분한다.
① Lead (진상) - 역률이 앞선다. ⅰ) 전류의 위상이 전압의 위상보다 앞설 때 나타나는 현상이다. ⅱ) 선로에 흐르는 전류가 적정전류보다 커지게 되어 선로손실이 발생한다. ⅲ) 계통에 연결되어 있는 설비의 수명단축이 발생된다. ※ 진상의 경우 부하단에 용량성 부하(콘덴서, 방전관)가 존재한다. ② Lag (지상) - 역률이 뒤진다. ⅰ) 전류의 위상이 전압의 위상보다 뒤질 때 나타나는 현상이다. ⅱ) 전압강하가 발생한다. ⅲ) 전력의 손실이 발생한다. ⅳ) 사진속의 역률계의 지시바늘은 97%를 가리키고 있다. ※ 지상의 경우 부하단에 유도성 부하(모터, 변압기, 세탁기)가 존재한다. 이럴 경우 콘덴서로서 역률을 개선할 수 있다. ※ 저항성부하의 역률은 100% 이다. ex>백열전등, 히터.
진상역률 : 전류위상이 전압위상보다 앞섬 - 용량성(콘덴서 등)부하 지상역률 : 전류위상이 전압위상보다 뒤짐 - 유도성(전동기 등)부하
2. 평형 Y부하에서의 선간 전압과 상전압 과의 관계를 설명하시오.
Y결선과 전압
① 상전압 : 각 상에 걸리는 전압.② 선간 전압 : 부하에 전력을 공급하는 선들 사이의 전압. ③ 상전압과 선간전압의 관계 : 선간전압이 상전압보다 π/6(30°) 앞선다. ④ 선간 전압의 크기 :
부하의 상전압(positive)의 경우
부하의 선간전압
3. 평형 부하에서의 선전류과 상전류의 관계를 설명하시오.
결선과 전류
① 상전류 : 각 상에 걸리는 전류.② 선전류 : 부하에 전력을 공급하는 선들 사이의 전류. ③ 상전류과 선전류의 관계 : 선전류가 상전류보다 π/6(30°) 뒤진다.④ 선전류의 크기 :
부하의 상전류
선전류
4. 삼상 부하의 전력을 전력계로 측정하는 방법을 설명하시오.
3상전력의 측정
① 1전력계법 : P=3P1 [W]
② 2전력계법 : P=P1 +P2 [W]
③ 3전력계법 : P=P1 +P2 +P3 [W]
평형회로는 물론 불평형 회로도 정확하게 측정이 가능.
1)1전력계법 : 1전력계법은 교류전력의 단상전력을 측정하는 방법으로 단상전력계 1개로 측정한다.
2)2전력계법 : 직류전력의 삼상전력을 측정하는 방법 중 하나로 전류력계형 전력계2개를 이용한 이전력계법 및 삼상전력계를 이용한 방법이 있다.
3)3전력계법 : 3상회로에서 전력을 측정하기 위하여 중성점 또는 중성선을 기준으로 각 상에 전력계를 설치하는 방법. 대부분 편리성에 의해 2전력계법을 사용한다.

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