선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 자장압축발전기를 직렬과 병렬로 결합하고, 인덕턴스 부하에서의 출력특성을 측정하고 분석하여 자장압축발전기의 직렬과 병렬 결합특성을 기술하였다 앞으로의 연구에서는 힘들고, 위험한 실험회수를 줄이도록 이론과 실험에 근거한 전산해석기법을 개발할 계획이며, 출력에너지를 높이기 위한 자장압축발전기의 변압기 결합기법과 스위치와 펄스형 변압기 등을 사용하여 자장압축발전기의 대전류 출력을고 임피던스 부하에 적용할 수 있도록 빠른 고전압 펄스로 변환하는 연구를 수행하고자 한다.
- 본 절에서는 직렬과 병렬로 결합된 자장압축발전기 시스템의 출력특성 측정결과를 기술하였고, 측정결과를 분석하여 자장압축발전기의 직렬과 병렬결합 특성을 논의하였다.
제안 방법
- 그림 13의 전압측정파형은 부하에서 측 정한 dI/dt 출력파형과 부하의 인덕턴스를 곱한 결과와 일치하였다. 따라서 그 외의 실험에서는 부하 양단의 전압을 측정하기 위하여 별도의 전압측정센서를 사용하지 않았으며, 부하에서 측정한 dI/dt 값에 인덕턴스를 곱한 값의 최대치를 부하 양단의 첨두 전압으로 사용하였다.
- 자장압축발전기의 출력 에너지를 높이고, 출력 파형을 조절하는 방법 중에서 자장압축발전기의 크기를 증가시키거나 변압기형태로 결합하는 방법에 관한 연구는 많이 수행되었으나, 직렬과 병렬결합에 관한 연구는 체계적으로 이루어지지를 못하였다. 따라서 본 연구에서는 직렬과 병렬로 결합한 자장압축발전기 시스템의 특성을 간단한 회로해석을 통하여 이해하고, 자장압축발전기의 수를 변화시킨 직렬 및 병 렬결합 자장압축발전기 시스템을 설계하고, 제작하여 인덕턴스 부하에서의 전압과 전류의 출력특성을 측정함으로써 자장압축발전기의 직렬 및 병렬결합 특성을 체계적으로 분석하였다.
- 자장압축발전기의 출력특성은 각 자장압축발전기의 후면에 설치한 로고우스키 센서와 부하의 내면 중앙에 설치한 루프형 자기센서를 사용하여 측정하였다. 로고우스키와 루프형 자기센서를 보정하기 위해 실험과 동일하게 자장압축 발전기와 센서를 구성하고, 8 μF의 축전기를 4 kV로 충전하여 초기 전류를 공급한 후, 센서의 측정파형을 Ion Physics Corporation사의 CM-01-L Current Monitor (sensitivity= 0.001 V/A, 최대전류=500 kA)의 전류측정파형과 비교하여 보정 계수를 결정하였다. 자장압축발전기의 동작시간을 측정하기 위하여 각 자장압축발전기의 crowbar와 코일의 구획사 이에 광학핀을 설치하였다.
- 광학핀의 반대쪽은 Thorlabs DET 110 광다이오드와 연결되고, 팽창하는 전기자와 광학핀이 충돌하여 발생한 빛에 의해 증폭된 광다이오드의 출력전압은 오실로스코프에 기록된다. 부하 양단에서의 전압은 부하의 인덕턴스와 전류의 시간 변화율에 의하여 계산할 수 있으나, 직접 실험적으로 측정한 값과 전류측정파형으로 계산한 값을 비교하기 위해 4개의 자장압축발전기를 직렬로 결합한 시험체의 부하 양단에 그림 7과 같은 전압 센서를 부착하였다. 그림 7에서 current monitor로는 Pearson Electronics Inc.
- 자장압축 발전기의 동작 시간의 차이로 인해 변형되는 dI/dt 출력파형이 출력특성에 미치는 영향을 분석하기 위하 2 개의 자장압축발전기를 병렬로 결합하고, 1 μsee의 시간차를 두고 동작시킨 후, 출력특성을 측정하였다. 측정한 실험결과를 표 10에 정리하고, 자장압축발전기의 dl/dt 출력 파형을 그림 24에 도시하였다.
- 001 V/A, 최대전류=500 kA)의 전류측정파형과 비교하여 보정 계수를 결정하였다. 자장압축발전기의 동작시간을 측정하기 위하여 각 자장압축발전기의 crowbar와 코일의 구획사 이에 광학핀을 설치하였다. 광학핀의 반대쪽은 Thorlabs DET 110 광다이오드와 연결되고, 팽창하는 전기자와 광학핀이 충돌하여 발생한 빛에 의해 증폭된 광다이오드의 출력전압은 오실로스코프에 기록된다.
- 자장압축발전기의 부하에 대한 직렬과 병렬결합 특성을 분석하기 위하여 자장압축발전기의 결합수를 변경한 나선형 자장압축발전기 시스템을 제작하고, 출력 특성을 분석하였다 실험결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 자장압축발전기의 직렬과 병렬결합 특성을 분석하기에 앞서 단일 자장압축발전기의 출력특성을 측정하였다. 실험에서 측정한 dI/dt와 전류의 출력파형을 그림 9에 도시하였고, 실험결과를 표 2에 정리하였다.
- 자장압축발전기의 출력특성은 각 자장압축발전기의 후면에 설치한 로고우스키 센서와 부하의 내면 중앙에 설치한 루프형 자기센서를 사용하여 측정하였다. 로고우스키와 루프형 자기센서를 보정하기 위해 실험과 동일하게 자장압축 발전기와 센서를 구성하고, 8 μF의 축전기를 4 kV로 충전하여 초기 전류를 공급한 후, 센서의 측정파형을 Ion Physics Corporation사의 CM-01-L Current Monitor (sensitivity= 0.
- 5 mm이다. 자장압축발전기의 코일은 절연을 위해 에나멜이 피복된 직경 1mm의 동선을 사용하여 제작하였고, 대전류가 흐를 때에 변형되지 않도록 코일을 전기절연 에폭시로 견고하게 고정하였다. 모델-II의 단면도를 그림 2에 도시하였다.
- 그림 8에서 자장압축발전기의 초기 에너지는 25 kV, 25 μF인 축전기 2개를 병렬로 결합하여 구성한 초기전류 공급장치로 공급하였다. 축전기에서 공급되는 초기 전류의 최대치에서 자장압축발전기를 동작시키기 위하여 시간지연장치로 화약의 기폭시간과 장비의 동작시간을 조절하였다.
대상 데이터
- 표 1에서 모델-I 은 4개와 6개의 자장압축발전기를 직렬과 병렬로 결합한 시험에서 큰 초기 입력에너지를 공급하고, 부수적으로 자장압축발전기의 2단계 결합특성을 보기 위하여 사용한 자장압축발전기이고, 모델-II는 직렬과 병렬결합에 사용한 자장압축발전기이다. 모델- I 과 II의 코일 내경은 50 mm이고, 코일 길이는 각각 200과 150 mm이다. 두 모델 모두 알루미늄 전기자의 외경 은 25 mm이고, 두께는 2.
성능/효과
- 이와 같은 원인은 자장압축발전기의 동작이 종결되는 시점에서 각 자장압축발전기의 부하 인덕턴스가 서로 달라지기 때문이다. 2개의 자장압축발전기를 병렬로 결합한 후, 1μsec의 시간차를 두고 자장압축발전기를 동작시켰을 때 지연시간이 없는 경우보다 에너지 증폭률이 12 % 감소하였다.
- 병렬로 결합한 자장압축 발전기의 실험결과에서 자장압축 발전기와 부하의 인덕턴스 비율에 따라 출력특성이 달라짐을 확인하였고, 부하의 인덕턴스가 작을 경우, 자장압축발전 기를 병렬로 결합함으로서 최적의 에너지 증폭효율을 달성 할 수 있음을 알았다. 이러한 사실은 직렬결합의 분석결과 와 일치한다.
- 자장압축발전기의 직렬과 병렬결합 실험결과로부터 에너지 증폭률은 부하에 대한 자장압축발전기의 인덕턴스 비율에 따라 달라지며, 최적의 에너지 증폭효율을 나타내는 인덕턴스 비율이 존재함을 알았다. 본 실험에 사용한 자장압축 발전기는 부하에 대한 인덕턴스의 비율이 대략 500일 때에 최대의 에너지 증폭률을 나타내었다.
- 실험결과 중에서 최대의 에너지 증폭률과 부하 양단의 첨두 전압은 67.7 배와 34.0 kV로 단일 자장압축발전기를 1단으로 하고, 4개를 직렬로 결합한 자장압축발전기를 2단으로 구성한 시스템에서 달성하였다. 이 시스템에 사용한 부하 인덕턴스는 0.
- 부하의 인덕턴스가 작아져 인덕턴스 비 가 증가하게 되면 자장압축발전기의 내부 유도전압(S dL/dt)이 점차 높아져서 전기자와 코일 사이의 전압강하에 의한 에너지 손실과 급격한 전류의 상승에 의한 저항의 증가로 에너지 증폭률이 감소한다. 실험결과로부터 본 실험에 사용한 자장압축발전기는 인덕턴스의 비율이 대략 500 근방일 때 최대의 에너지 증폭률을 나타내었다.
- 실험결과로부터 부하의 인덕턴스 크기에 따라 자장압축발 전기를 직렬과 병렬로 적절하게 결합하면 부하에 출력되는 전류와 전압을 조절할 수 있으며, 최적의 에너지 증폭효율을 달성할 수 있음을 알았다.
- 자장압축발전기의 병렬 결합 실험결과로부터 병렬로 결합한 자장압축발전기의 동작시간이 달라지면 각 자장압축발전 기의 dI/dt 출력파형이 심하게 왜곡됨을 확인하였다. 이와 같은 원인은 자장압축발전기의 동작이 종결되는 시점에서 각 자장압축발전기의 부하 인덕턴스가 서로 달라지기 때문이다.
- 자장압축발전기의 직렬과 병렬결합 실험결과로부터 에너지 증폭률은 부하에 대한 자장압축발전기의 인덕턴스 비율에 따라 달라지며, 최적의 에너지 증폭효율을 나타내는 인덕턴스 비율이 존재함을 알았다. 본 실험에 사용한 자장압축 발전기는 부하에 대한 인덕턴스의 비율이 대략 500일 때에 최대의 에너지 증폭률을 나타내었다.
- 측정한 실험결과를 표 10에 정리하고, 자장압축발전기의 dl/dt 출력 파형을 그림 24에 도시하였다. 표 10에 정리한 결과를 시간 지연이 없는 표 6의 실험결과와 비교해 보면, 부하에서의 전압은 약간 낮아졌고, 에너지 증폭률은 평균적으로 12 % 감소하였다. 그림 24를 보면 자장압축발전기의 동작시간에 차이가 발생하면 dI/dt 출력파형이 심하게 변형됨을 알 수 있다.
후속연구
- 그림 21에서 본 실험에 사용한 자장압죽발전기는 인덕턴스의 비율이 대략 彌일 때에 최적의 에너지 증폭률을 나타냄을 알 수 있 으며, 직렬결합 특성분석의 결과와 일치한다. 이와 같은 결 과로부터 부하의 인덕턴스가 작을 경우, 예로 0.02 pH의 부 하에 에너지를 공급할 경우에 본 실험에 사용한 자장압축발 전기 5개를 병렬로 결합한다면 최대의 에너지 증폭효율을 달성할 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.