전기공학

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 전기 기계 및 전력 전자 실험에는 극단적인 근면과 주의로 처리해야 하는 전류, 전압, 전력 및 에너지 수량이 포함됩니다. 여기에는 3상 AC 전압(208 V, 230 V, 또는 480 V), 최대 250V DC 전압, 10A. 감전에 도달할 수 있는 전류가 포함되며, 사람의 심장과 같은 중요한 장기를 손상시킬 수 있는 매우 낮은 전류를 가진 신체를 통해 전기 경로가 확립될 때 감전이 발생하며 즉각적인 사망을 초래할 수 있습니다. 모든 실험은 이러한 전압 및 전류 수준에서 전기를 처리하도록 훈련된 인력이 있는 상황에서 수행해야 합니다. 비상 시 출구를 통해 실험실을 대피시키고 911에 전화하십시오.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 이 실험의 목적은 설계 및 재료 관점에서 다른 자기 구성 요소로 실습 경험을 달성하는 것입니다. 이 실험은 알 수 없는 설계 요소를 식별하여 자기 물질 및 인덕터 설계의 B-H 곡선을 다룹니다. 인덕터 나 변압기와 같은 자기 요소의 B-H 곡선은 권선이 감싸는 코어를 형성하는 자기 물질의 특성입니다. 이러한 특성은 코어가 권선에서 흐르는 전류에 대해 처리할 수 있는 자기 플럭스 밀도에 대한 정보를 제공합니다. 또한 코어가 자기 포화되기 전에 한계에 대한 정보를 제공하며, 즉 코일을 통해 더 많은 전류를 밀어붙일 때 더 이상 자기 플럭스 흐름이 되지 않습니다.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. DC/DC 컨버터는 DC 전압과 전류를 특정 수준에서 다른 수준으로 변환하는 전력 전자 컨버터입니다. 일반적으로 전압 변환은 DC/DC 컨버터의 주요 목적이며 단일 컨버터에는 스테핑, 스테핑 및 위또는 아래로 스텝업하는 세 가지 주요 유형의 변환이 존재합니다. 가장 일반적인 스텝업 컨버터 중에는 부스트 컨버터(이 컬렉션 비디오: DC/DC 부스트 컨버터 참조)가 가장 일반적인 스텝다운 컨버터는 벅 컨버터입니다. (이 컬렉션 비디오를 참조하십시오: DC/DC 벅 컨버터.) 벅 부스트 컨버터는 스텝업 및 스텝다운 기능을 모두 수행하는 것이 일반적이며, 플라이백 컨버터는 입력 및 출력 포트 간에 전기 절연이 이루어지는 벅 부스트 컨버터의 특수 유형으로 간주될 수 있습니다. (이 컬렉션 비디오를 참조하십시오: 플라이백 컨버터.) DC/DC 컨버터 토폴로지는 수많은 기능을 가지고 있으며, 제어, 모델링 및 운영 개선(예:...

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. Boost 컨버터는 변형기를 사용하여 AC로 변환한 다음 변압기 출력을 수정할 필요 없이 DC 전압을 늘려야 하는 많은 응용 분야에서 DC 전압을 강화하는 다목적 솔루션을 제공합니다. 부스트 컨버터는 인덕터를 DC 입력 소스 이외에 추가 에너지로 출력을 지원하는 에너지 저장 장치로 사용하는 스텝업 컨버터입니다. 이로 인해 출력 전압이 향상됩니다. 이 실험의 목적은 부스트 컨버터의 다양한 특성을 연구하는 것입니다. 컨버터의 스텝업 기능은 인덕터 전류가 0이 아닌 연속 전도 모드(CCM)에서 관찰됩니다. 수동으로 설정된 듀티 비율을 가진 개방형 루프 작업이 사용됩니다. 입력 출력 관계의 근사치가 관찰될 것이다.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 변압기를 사용하여 AC 전압과 전류를 위또는 하강하는 것은 간단하지만 효율적이고 규제된 방식으로 DC 전압과 전류를 위또는 하강하려면 전원 컨버터를 전환해야 합니다. DC/DC 벅 컨버터는 계열 입력 스위치를 사용하여 입력 DC 전압을 잘라내고, 다진 전압은 L-C 로우 패스 필터를 통해 필터링되어 평균 출력 전압을 추출합니다. 다이오드는 전환 기간의 일부에 대해 스위치가 꺼져 있을 때 인덕터 전류에 대한 경로를 제공합니다. 출력 전압은 입력 전압보다 적거나 동일합니다. 이 실험의 목적은 벅 컨버터의 다른 특성을 연구하는 것입니다. 컨버터의 스텝다운 기능은 인덕터 전류가 0이 아닌 연속 전도 모드(CCM)에서 관찰됩니다. 수동으로 설정된 듀티 비율을 가진 개방형 루프 작업이 사용됩니다. 입력 출력 관계의 근사치가 관찰될 것이다.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 플라이백 컨버터는 벅 부스트 컨버터로, 벅과 부스트 모두 할 수 있습니다. 결합된 인덕터 또는 "플라이백 변압기"를 사용하여 입력과 출력 사이에 전기적 절연이 있습니다. 이 결합된 인덕터는 일반 변압기와 같이 전압 스텝업 및 스텝다운 기능을 모두 제공하지만 결합된 인덕터의 공기 간격을 사용하여 에너지 저장기능을 모두 제공하는 회전비를 가능하게 합니다. 이 실험의 목적은 플라이백 컨버터의 다양한 특성을 연구하는 것입니다. 이 컨버터는 벅 부스트 컨버터처럼 작동하지만 결합된 인덕터를 통해 전기 절연을 제공합니다. 수동으로 설정된 듀티 비율을 가진 개방형 루프 작업이 사용됩니다. 입력 출력 관계의 근사치가 관찰될 것이다.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 변압기는 AC 전압을 위또는 아래로 단계 고정 전기 기계입니다. 그들은 일반적으로 기본 및 보조 코일 또는 권선으로 형성되며, 기본의 전압은 보조 또는 다른 방법으로 위 또는 아래로 강화됩니다. 권선 및 전류 흐름 중 하나에 전압이 가해지면, 플럭스는 자기 코어에서 유도되어 두 권선을 결합합니다. AC 전류를 사용하면 AC 플럭스가 유도되고 변경 속도가 보조 권선(Faraday's law)에 전압을 유도합니다. 두 권선 사이의 플럭스 연결은 각 권선의 회전 수에 따라 달라집니다; 따라서 기본 권선이 보조 권선보다 더 많은 회전을 하는 경우, 전압은 보조 권선보다 주에서 더 높고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이 실험은 동일한 회로 매개 변수를 찾아 단일 위상 변압기를 특성화합니다. 세 가지 테스트가 수행됩니다: 개방 회로 테스트, 단락 테스트 및 DC 테스트.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. DC 전원 공급 장치는 일반적으로 DC 또는 단방향 전압 및 전류를 공급하는 장치로 간주됩니다. 배터리는 이러한 전원 공급 장치 중 하나이지만 수명과 비용 면에서 제한됩니다. 단방향 전력을 제공하는 또 다른 방법은 정류기를 사용하여 AC 라인 전력을 DC 전원으로 변환하는 것입니다. 정류기는 한 방향으로 전류를 전달하고 다른 방향으로 차단하여 AC를 DC로 변환할 수 있는 장치입니다. 정류기는 전자 회로에서 중요하며, 이는 특정 임계값 전방 전압을 극복한 후에만 특정 방향으로 전류를 허용하기 때문에 중요합니다. 정류기는 다이오드, 실리콘 컨트롤러 정류기 또는 다른 유형의 실리콘 P-N 접합부일 수 있습니다. 다이오드는 양극과 음극의 두 단자가 있으며, 현재는 양극에서 음극으로 흐릅니다. 정류기 회로는 양극성 인 AC 전압과 전류를 DC 전압 및 전류를 쉽게 필터링 할 수있는 단극성 전압 및 전류로 변경하는 하나...

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 다이오드와 유사하게 실리콘 제어 직류기(SCRs)라고도 하는 흉선은 양극에서 음극으로 한 방향으로 전류를 전달하고 다른 방향으로 전류 흐름을 차단합니다. 그러나 현재 통로는 "게이트" 단단을 통해 제어될 수 있으며, 이 터미널에서는 흉선기를 켜기 위해 작은 전류 펄스가 필요합니다. Thyristors는 n형 및 p형 재료의 교대층으로 구성된 4층 장치로, 3개의 접합부로 PNPN 구조를 형성한다. 흉선에는 세 개의 단자가 있습니다. 양극이 PNPN 구조의 p형 재료에 연결되고, 음극이 n형 층에 연결되고, 문은 음극에 가장 가까운 p형 층에 연결한다. 이 실험의 목적은 서로 다른 조건에서 제어 된 흉선 기반의 하프 웨이브 정류기를 연구하고 게이트 펄스의 다른 타이밍이 DC 출력 전압에 미치는 영향을 이해하는 것입니다.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. DC 전력은 단방향이며 한 방향으로 흐르지만 AC 전류는 50-60 Hz의 주파수로 방향을 번갈아 가며 방향을 대체합니다. 대부분의 일반적인 전자 장치는 AC 전원이 실행되도록 설계되었습니다. 따라서 입력 DC 소스는 AC로 반전되어야 합니다. 인버터는 스위칭 기간의 일부에 대한 출력 또는 부하 측에서 입력 DC 소스의 극성을 반복적으로 뒤집는 스위칭 동작을 통해 DC 전압을 AC로 변환합니다. 일반적인 전원 인버터는 안정적인 DC 전원 입력이 필요하며, 기계 또는 전자기 스위치를 사용하여 반복적으로 전환됩니다. 출력은 회로 설계 및 사용자 요구에 따라 사파, 사네파 또는 사내파의 변형일 수 있습니다. 이 실험의 목적은 DC/AC 하프 브리지 인버터의 작동을 구축하고 분석하는 것입니다. 하프 브리지 인버터는 DC/AC 인버터의 가장 간단한 형태이지만 H-브리지, 3상 및 다단계 인버터의 빌딩 블록입니다. 스퀘어...

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. DC 기계는 AC 전류와 전압이 필요한 AC 기계와 달리 DC 전류 및 전압으로 작동합니다. DC 기계는 DC 전류에 의해 제어되는 두 개의 자기장을 발명하고 활용하는 최초의 기계입니다. DC 기계에 필드와 아마추어라는 두 개의 필드가 있기 때문에 적절한 필드 여기를 사용할 수 있는 경우 동일한 기계를 모터 또는 발전기로 쉽게 재구성할 수 있습니다. 필드는 일반적으로 stator 측에 있고 뼈대는 로터 측에 있습니다 (AC 기계에 비해 반대 또는 내부 아웃). 필드 여기는 영구 자석 또는 권선 (코일)에 의해 제공 될 수있다. 현재가 뼈 대또는 로터 코일에 적용되면 DC 소스에서 코일로 전달되어 브러시를 터치하는 회전 로터에 고정된 고정 및 슬립 링이 장착된 브러시를 통과합니다. 로터 뼈가 전류 운반 루프이고, 스테이터 또는 필드 자석에서 외부 필드에 노출되면, 힘이 루프에 가해된다. 루프가 베어링을 사용하여...

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 이 실험의 목적은 변압기 특성화에 사용되는 것과 유사한 위상 동등한 회로 및 테스트를 사용하여 3상 유도 모터의 동등한 회로 매개 변수를 찾는 것입니다. 전기 공학에서, 상기 회로(또는 이론회로)는 주어진 시스템에 대해 결정될 수 있다. 동등한 회로는 원래 시스템의 모든 특성을 유지하며 계산을 단순화하는 모델로 사용됩니다. 또 다른 목적은 선형 토크 속도 영역에서 모터를 작동하는 것입니다.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 가변 주파수 드라이브(VFD)는 대부분의 AC 유도 모터에 전력을 공급하는 표준 장비가 되는 조절 가능한 속도 드라이브의 유형입니다. VFD는 산업 및 자동화 응용 분야에서 일반적이며 일반적으로 속도, 토크 또는 위치 모드에서 모터를 강력하게 제어합니다. VFD는 V/f(V/f) 제어를 통해 속도와 개방 루프 제어에 초점을 맞추고 테스트및 시뮬레이션했습니다. 유도 모터는 일반적으로 정격 스테이터 플럭스에서 작동하며,이 플럭스는 V / f 비율에 약 비례합니다. 상수 고정자 플럭스를 유지하기 위해, 고정자에 적용되는 전압 과 주파수는 V/f 비율인 일정한 비율로 유지됩니다. 이 실험에 사용된 VFD는 1마력 야스카와 V1000 드라이브이지만, 대부분의 상용 범용 드라이브에는 절차가 적용됩니다.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 3상 감전-로터 동기 발전기는 전 세계 전력의 주요 원천입니다. 그들은 전력을 생성하기 위해 주요 이동자와 흥분자가 필요합니다. 주요 무버는 유체(가스 또는 액체)에 의해 회전하는 터빈일 수 있으므로, 유체의 공급원은 긴 노즐을 통해 댐에서 흘러나오는 물, 연소된 석탄 등을 사용하여 증발된 물에서 증기등이 될 수 있다. 석탄, 원자력, 천연 가스, 연료 유 등을 포함한 대부분의 발전소는 동기 발전기를 활용합니다. 이 실험의 목적은 3상 동기 생성기의 전압 및 주파수 출력을 조정한 다음 그리드와 동기화하는 개념을 이해하는 것입니다. 발전기 출력 전력에 대한 필드 전류 및 속도 변동의 영향도 입증됩니다.

출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT. 3상 감진 로터 동기모터는 로터 필드에 필요한 브러시로 인해 영구 자석 로터 동기 모터보다 덜 인기가 있습니다. 동기 발전기는 주파수 및 전압 조절이 우수하기 때문에 대부분의 기존 발전소에서 훨씬 더 일반적이며 사용할 수 있습니다. 동기 모터는 로터 속도가 고정자의 자기장 속도와 정확히 동일하기 때문에 거의 0 % 속도 조절의 장점을 가지고 있으며, 모터의 샤프트가 로드되는 양에 관계없이 로터 속도가 일정하게 됩니다. 따라서 고정 속도 응용 분야에 매우 적합합니다. 이 실험의 목적은 3상 동기 모터, 하중이 모터 동력 계수에 영향을 미치는 다양한 하중의 V-커브, 말단 전압과 후면 e.m.f 사이의 각도에 대한 하중의 효과를 이해하는 것입니다.