실습보고서 :11월 15일 : 직류 전력 제어 (승압초퍼회로)

[페러데이]

위 전류파형을 보면 스위치 온 구간에서 전류량이 증가 하고 오프시 감소하는게 보인다. 증가하는 구간은 코일에서 에너지를 축적하는 구간이고. 감소구간은 방출하는 구간은. 축적되는 구간에서의 코일의 저항은 부하에 비해 아주 작아서 더 큰 전류가 흐른다.

오른쪽 두개의 오피엠프 중 첫번째는 입력된 구형파를 삼각파로 바꾸는 "적분기"이고 여기서는 c,에서 톱니파가 나온다. d,에서의 입력전압은 12볼트인데 아래 실험에서 시비율을 0.2를 2볼트로 표현한걸 봐서 시비율을 최대인1은 10볼트이고 저항 두개의 비율은 2:10으로 추정된다

a 점에서는 구형파가 나오고, 주파수 볼륨에 따라서 주차수가 500헤르쯔까지 종정.

b점은 삼각파를 만들기 위한 펄스파형이 나온다고 하는데 구형파가 난드게이트를 거쳐서 펄스파가 되는 부분이 이해가 안감.

위 교제 파형과 비교해보면 파형은 유사하게 나왔지만 CH2 전압디비젼이 1V 이다, 프르브를 10배로 한것 같다.

마찬가지로 전압 설정이 다르다.  오실로 스코프로 직류파형을 높이 수록 아래 구형파의 시비율이 커지는걸 관찰해야 하는데, 스코프가 2채널형이라 아쉽다. 

여기서 d파형도 같이 측정해야 했는데 스코프가 2채널이라서 아쉬움. 시비율을 크게 할 수록 d에서 나오는 직류전압값이 올라가고 오피앰프에서 합성되서 마이너스 단자인 c의 삼각파가 d보다 높을때  반전 신호가 나와 e단자의 파형이 오프된다. 

d에서는 저항의 전압 분배법칙으로 저항값이 커질수록 분배되는 전압이 커져서  직류파형이 0볼트에서 최대 6볼트 ,  12볼트 바이어스 전압의 1/2 값이 걸린다. ( r4와 vr2가 같은값의  저항일때)

* ? :  그림처럼 결선을 하면 승압이 되지 않고 출력쪽에 있는 콘덴서를 병렬로 연결해야지만 승압회로가 된다. 
 두번째 그림과 무엇이 다른지는 모르겠음. 최대 출력은 64볼트 였고, 아래 그림에서는 100볼트의 전압이 나옴.

출력 전압 공식: 입력전압 * (1/1-d) = 20v* (1/0.8) = 25V ( 강압때와 유사하게 10% 손실?)

파형이 반전된것 같다.

교재 오타, 3.23-> 32.3 

20* (1/1-0.5) = 40V ( 공식과 실제가 차이가 큼) 

교재 파형과 비교해보니 출력파형이 반대임. 교재는 스위치 온구간에서 전압이 하강. 오프시에 상승임. 교재가 이론적으로 맞음

파형 반전 추정 됨.

20* (1/0.3) = 66.67V ( 이건 별차이 없네?)

여기서도 파형 반전.

시비율이 커질수록 코일에 축적되는 에너지가 커져서 off시  발생하는 전압도 커지는것 같다. 

 
내 의견 ( 직류이기 때문에 스위치 온시 저항은 거의 없고, 리액턴스도 작기 때문에 순간적으로 충전되는 전류는 커지고, 부하와 연결시에는 이 전류 에너지가 전압으로 변환되서 높은 전압으로 출력되는 듯 하다. 
 예전 글로우스타터 형광등에서 안정기의 역활과도 비슷해 보인다. 점등관안에 있는 바이메탈이 붙어있고 초크코일에는 에너지가 축척되고, 바이메탈이 떨어질때 형광등 양 전극사이를 전자가 방출되서 연결될 만큼 높은 전압을 발생시킴. )
 
 
검색자료=> 
형광등 초크다마, 초크코일의 역할

부르는 명칭부터 정리해야 합니다. 초크다마는 없습니다. 초크는 뭔가를 억제한다는 의미로서 초크코일은 맞는 말이고, 점등관은 스타트 램프 또는 점등관이라고 해야 합니다. 다마 역시 전구(둥근 전구)를 부르는 말이라 맞지 않습니다.

형광등은 저전압 방전관입니다. 즉 낮은 전압으로 점등을 하는 방전관인데, 그냥은 방전이 안됩니다. 방전을 시키려면 내부에 있는 미량의 수은은 기화시켜 줘야 합니다. 그래서 양쪽에 필라멘터가 있는 것입니다. 점등관은 글로우방전이라고 해서 약 70~80V에서 방전이 됩니다.
스위치를 넣으면 형광등은 방전이 안되고, 먼저 점등관에서 글로우방전이 시작됩니다. 그럼 점등관내부가 뜨거워지고, 내부의 바이메탈이 한쪽으로 휘어지면서 1~2초 뒤에 접점에 붙게 되죠. 그럼 양쪽에 있는 필라멘터가 뜨거워지면서 내부 수은이 증기화됩니다.
그 순간 점등관의 접점이 떨어지고, 형광등이 방전을 시작하게 됩니다. 형광등이 일단 방전되면 점등관의 방전전압이하에서 방전되므로 점등관은 더 이상 방전이 안됩니다.
안정기(초크코일)는 말 그대로 전류를 제한해 주는 역할입니다. 방전관에 이러한 초크코일이 없으면 엄청나 전류가 흐릅니다. 가령 카메라 플래시 같은 경우 크세논 방전관을 사용하는데 여기에는 안정기가 없습니다. 그래서 순간적으로 수백 A가 흐르죠.
형광등을 그렇게 하면 바로 파손되어 버리기 때문에 전류를 제한시켜줘야 합니다.
XL = 2πFL 이란 특성을 가지기 때문에 교류는 코일을 통해 전류가 흐르기 힘들고 따라서 전류를 일정하게 제한시킬 수 있는 것입니다. 저항을 사용하면 안 되느냐... 저항은 손실이 많습니다. 인덕터(코일)로 전류를 제한해 주면 비록 무효전력은 높아지지만 유효전력은 그대로이고, 열도 나지 않기 때문에 코일을 사용하는 것입니다. ]

* 의문점 :  부하를 모터로 바꾸게 되면 인덕터 코일에 부하 코일 까지 인덕턴스 값이 증가하게 되어서 역기전력 파형이 커진다고 추정라더라도, 저항부하와 전압파형이 너무 차이가 난다.

교재보다 전류는 약간 크지만 모터 속도는 오히려 작다. 
 

콘덴서병렬 연결과의 비교 : 속도가 상승했다.

파형 싱크로가 않되어서 +,- 를 역전시켜서 파형을 봄.

나중에서야 ch1의 프로브 배율을 10배로 바꾼후 교재의 파형이 나옴.

프로브 배율 변경

첫번째와 두번째 그림에서  기전력의 방향에 주목할 필요가 있다. 

ch1 전압디비젼을 보면 50v 이고, 4칸이므로 400v ? ( 그런데 오른쪽을 보면 프로브 10x 가 있음.)

전압 파형 분석 : 스위치 온시 바로 전압 상승하지 않고, 0볼트의 구간이 있음(이유는? ) 3칸이니까 100US * 3   = 0.3ms 후에 위로 두칸이니까 20v로 충전된후 1ms 후 스위치 오프되면서 킥전압 발생 2칸 이니까 2ms 후 0볼트 도달.

* 콘덴서가 없을때에는 전압 파형의 최대값이 아주 크게( 20배? )  나타나지만,  전압계에 나타나는 실효치는 콘덴서가 있을때의 50%정도만 나온다.  
 
** 드디어 콘덴서를 연결하라고, 나옴. 

오타 : 점호각이 아니라 시비율임 ( 점호각은 180도~0도) 

칸수를 세어보면 2칸 보다 약간 위 : 전압계 21볼트 , 직류라서 파형 위치와 전압계의 실효치가 일치한다.

노란색 파형이 점점 위로 올라가는걸 볼수 있다. 3.3칸 * 10볼트 = 33볼트, 주파수와 ,점유시간 은 ***로 나오는 이유는 직류라서 측정 불가.

최대 100볼트로 승압되고, 속도는 3629알피엠. 모터가 경부하여서 그런지 전류의 전압상에 비해 전류의 상승은 크지 않다. 

  평활 콘덴서는 평활 작용 외에도 스위치 온시 전압을 충전하는 역할도 한다. 따라서 1/2 CV^2 의 에너지를 저장후 배출하여 배전압콘덴서의 역할도 겸한다.