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1[국회직 9급 전자공학개론] 19년 1회차
다음 전원측 임피던스와 부하측 임피던스가 18-j9[Ω]과 2+jXL[Ω]인 회로가 있다. 권선비를 임의로 조정할 수 있는 이상변압기의 권선비와 부하측의 가변리액턴스 XL을 조정함으로써 부하측에 전달되는 전력을 최대화하기 위한 권선비와 부하측 리액턴스의 값[Ω]은?
문제 이미지
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N1:N2=3:1, XL=1
2
N1:N2=1:3, XL=1
3
N1:N2=3:1, XL=-1
4
N1:N2=1:3, XL=-1
5
N1:N2=2:1, XL=0
해설

최대전력 조건은 권선비 N1:N2=3:1N_{1}:N_{2}=3:1, XL=1 ΩX_{L}=1\,\mathrm{\Omega}이다.

전원측에서 본 부하 임피던스가 전원 임피던스의 켤레복소수와 같을 때 최대전력이 전달된다. 전원측 권선을 N1N_{1}로 두면 부하를 전원측으로 환산한 값은 다음과 같다.
ZL′=(N1N2)2(2+jXL)Z_{L}^{\prime}=\left(\dfrac{N_{1}}{N_{2}}\right)^{2}(2+jX_{L})

이 값이 18+j918+j9와 같아야 한다.
(N1N2)2×2=18\left(\dfrac{N_{1}}{N_{2}}\right)^{2}\times 2=18
N1N2=3\dfrac{N_{1}}{N_{2}}=3
9XL=99X_{L}=9
XL=1 ΩX_{L}=1\,\mathrm{\Omega}

  • N1:N2=1:3N_{1}:N_{2}=1:3, XL=1X_{L}=1: 저항 환산값이 29\dfrac{2}{9} Ω이 되어 18 Ω과 맞지 않는다.
  • N1:N2=3:1N_{1}:N_{2}=3:1, XL=−1X_{L}=-1: 환산 리액턴스가 -9 Ω이 되어 전원측 리액턴스와 상쇄되지 않고 더해진다.
  • N1:N2=1:3N_{1}:N_{2}=1:3, XL=−1X_{L}=-1: 권선비와 리액턴스 부호가 모두 조건과 어긋난다.
  • N1:N2=2:1N_{1}:N_{2}=2:1, XL=0X_{L}=0: 환산 저항이 8 Ω이고 리액턴스도 상쇄되지 않는다.

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