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자연과학 자료실 전기전자 기초실험 - 역률 측정 실험 다운

 

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자연과학 자료실 전기전자 기초실험 - 역률 측정 실험

 

[자연과학] 전기전자 기초실험 - 역률 측정 실험

 

1. 실험목적

전력계의 원리를 이해하며 전력계의 취급법 및 정확히 전력을 측정하는 방법을 배운다.

 

2. 실험 예비지식

전력계는 부하에 공급된 전력을 측정하는 계기이며, 직류회로 및 교류회로에서의 전력 p는 다음과 같다.

직류 : P = VI [W]

교류 : P = VIcos [W]

전력계는 사용하는 전류의 성질에 따라 직류, 단상교류 및 다상 교류의 세 종류로 분류된다. 또 동작원리에 의하여 전력계형과 유도형의 두 종류로 구별할 수 있다.

전류력계형은 고정코일과 고저항을 통하여 부하의 단자전압이 걸리게 된 가동코일은 세선을 많이 감은 코일에 의하여 형성된 자계 내에서 수직축 주위를 회전할 수 있도록 용수철로 만들어져있다.

유도형 전력계는 교류전용으로 전압의 코일 전류는 전압보다 90도 늦게 하여 전류 코일의 전류와 일종의 회전자계를 만들게 한 후, 이 자계 중에 장치된 원주상 알루미늄 회전자를 회전시켜 그 회전 각도로 전력을 측정할 수 이도록 한 것이다. 회전자 축상에는 제어용 스프링이 장치되어 회전각과 전력이 비례하도록 되어있다.

 

3. 실험 기구 및 장치

①전력계 ②역률계 ③AC전류계 ④AC전압계 ⑤부하용 저항 ⑥부하용유도코일 ⑦리드선 ⑧퓨즈 ⑨플러그 ⑩리셉터클

4. 실험방법

① 실험 기구가 빠짐없이 있는지 확인한다.

② 위 결선도를 확인한 후 회로를 결선한다.

③ 회로를 연결한 후 부하에 불이 들어오는지 확인한다.

④ 결선이 잘되었으면 인덕턴스, 콘덴서를 연결하여 역률의 변화를 관찰한다.

⑤ 전력을 변화시켜가면서 역률 값을 기록한다.

⑥ 데이터를 정리하고 뒷정리를 하여 실험을 마친다.

5. 실험 결과

전력[W]

전압[V]

전류[I]

역률

부하의 종류

0.5H

25.5

110

0.250

0.930

30W

38.75

110

0.600

0.650

100W

1.5H

2.5

110

0.125

0.500

30W

1.25

110

0.100

0.50이하

100W

20μF

27.75

110

0.275

0.949

30W

42.5

110

0.700

0.580

100W

30μF

29.1

110

0.275

0.980

30W

바늘이 계기판을 넘어가 측정이 안 됨

100W

60μF

30.25

110

0.275

0.925

30W

바늘이 계기판을 넘어가 측정이 안 됨

100W

 

전류-역률 그래프

그래프 해석

전류[A]와 열률 관계 그래프를 그려서 확인해본 결과 전류가 약 0.275[A] 정도일 때 가장 역률이 좋은 것으로 나타났고, 0.100[A] 의 전류일 때 역률이 가장 나쁜 것을 확인할 수 있다.

 

6. 토의 및 결과

이번 실험의 주된 것은 역률을 측정하는 것이었다. 우선 역률의 의미를 살펴보면, 피상전력에 대한 유효전력의 비율을 말하는데, 이는 전기기기에 실제로 걸리는 전압과 전류가 얼마나 유효하게 일을 하는가 하는 비율을 의미한다. 즉, 역률값이 1에 가까울수록 전류와 전압의 효율이 좋다고 말 할 수 있다. 보통 모터, 형광등, 용접기 등 코일성분이 많은 기기일수록 역률은 낮고 백열등, 전열기 등 열을 발생하여 이용하는 저항성분의 전기기기는 역률이 좋다.

실험을 통해 얻은 자료를 바탕으로 그래프를 그려 전류와 역률값을 비교확인해 본 결과 전류가 약0.275[A] 정도가 흐를 때 가장 역률이 좋았고, 0.100[A]의 전류가 흐를 때 역률이 가장 낮았다. 이것이 의미하는 것은 약 0.275[A] 정도의 전류가 흐를 때 전류와 전압이 가장 효율적이 다는 것을 의미한다.

하지만 실험을 통해 구한 역률값은 오차가 발생할 수 있어서 정확한 값이라고는 결단 할 수 없다. 그 이유는 실험 기구장치의 내부저항이 있어 내부저항은 전류와 전압 등에 영향을 주기 때문에 오차가 발생 할 수 있었을 것이고, 전력계나 역률계 등을 조원들이 직접 눈으로 읽고 기록하는 과정에서의 측정오차가 발생할 수 있기 때문이다. 이번실험은 비교적 쉽게 할 수 있었다. 하지만 처음에 고장난 역률계를 사용해서 값이 이상하게 나와 여러 번의 시행착오를 겪어야만 했다. 이고장난 다음 실험하는 조를 위해 역률계를 고치면 좋겠다. 그리고 이제는 결선도를 보고 결선하는 것은 많이 좋아진 것 같다. 앞으로 많은 실험을 통해서 많은 더많은 지식을 얻을수 있도록 열심히 해야겠다.

 

 

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