Enzyme, Pharmaceutical Aids, Miscellaneous Last Part of Chapter no 5th.pdf
Em lab volt_02.
1. 1
실습교재
1. 교재명 : Lab Volt 전기기기의 실험 - 3판
2. 출판사 : 문운당
3. 저자 : 신재화교수 외 9인
권명현․김진선․박강식, 손재현․신혜경․
조선기․최명규․김근수 공저
전기기기 실습 2주
2. 2
1장 직 류 기
1주차 - 과목소개 및 실습장비 사용법 -시뮬레이터(LVVL) 사용법
실험 2. 직류 타여자 발전기
2주차 - 실험 3. 직류 분권 발전기
3주차 - 실험 4. 직류 직권 발전기
4주차 - 실험 5. 직류 복권 발전기
5주차 - 실험 6. 직권, 분권 전동기의 운전 특성
6주차 - 실험 7. 전기 동력계
7주차 - 실험 8. 직류 분권 전동기의 토크 대 속도 특성
8주차 - 중간고사
실험 9. 직류 직권 전동기의 토크 대 속도 특성
9주차 - 실험 10. 가동 복권 전동기의 토크 대 속도 특성
실습차례
전기기기 실습 2주
3. (1) Power Supply
전원 공급 장치
3
• 선간전압=208V= 𝟑 ×상전압
• 상전압 =120V
• 접지 포함 3상 5선식
(R, S, T, N, E)
표시하고자 하는 단자 선택
0~100%
0~120V
(7 – N)
120V
120V
(8 – N)
0~208/120Vac
(4,5,6 – N)
208/120Vac
(1,2,3 – N)
동력과는 별개
=우측 선택단자
전압 표시
실험 3 직류 분권 발전기
전기기기 실습 2주
5. 5
[4] 시뮬레이션 사용 방법
1. 바탕화면의 LVSIM 아이콘을 실행시킨다.
(1) 초기 화면
_2. 동글이 없어 측정을 할
수 없다는 경고 메시지
--OK를 눌러 주세요.
_1. X를 눌러 황색 띠를 제거해
주세요. 파일메뉴가 나타남.
실험 3 직류 분권 발전기
6. [4] 시뮬레이션 사용 방법
2. 사용 준비 완료된 초기화면입니다.
(1) 초기 화면 5) 화면 전체 Zoom
4) 벤치탑
3)모듈 리스트
(Equipment List)
-- 모듈배치가 완료되면
화면을 넓게 사용하기
위해 중앙세로선 상단의
◀를 누릅니다.
1) 파일메뉴
2) 도구메뉴
6) 작업창
Zoom
7) 결선 색상 팔레트
8) 데이터테이블
9) 오실로스코프
10) 각종 메터
11) 위상비교기
12) Harmonic Analyzer
13) 14) 15)
13) Synchroscope
14) Yellow Multimeter
15) RED Multimeter
실험 3 직류 분권 발전기
전기기기 실습 2주
6
8. 전기기기 실습 2주
8
[4] 시뮬레이션 사용 방법
(1) 모듈 배치 순서
1) 전원 공급 장치(120/208[Vac]) EMS 8821
2) 직류 전동기/발전기 EMS 8211
3) 교류 전압계(400[Vdc]) EMS 8426
=아나로그 전압계 대신 DAQ(9063)으로 대치.
4) 데이터 어퀴지션(DAQ) EMS 9063
이 순서로 배치해 보겠습니다.
<배치가 완료된 모습>
실험 3 직류 분권 발전기
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
9. 전기기기 실습 2주
9
[4] 시뮬레이션 사용 방법
(2) 결선순서==결선 색상은 가능하면 +는
밝은 색상(적색계열)
1) 전원 4번 단자와 전기자 1번 연결(적색)
2) 전원 N번 단자와 전기자 2번 연결(하늘색)
3) 계자 5번 단자와 전압계 +단자 연결(적색)
4) 계자 6번 단자와 전압계 -단자 연결(녹색)
이 순서로 결선해 보겠습니다.
1) 적색을 선택하여 전원 4번 단자와
전기자 1번 연결 ☞클릭
2) 하늘색을 선택하여 전원 N번 단자와
전기자 2번 연결 ☞클릭
3) 적색을 선택하여 계자 5번 단자와
전압계 +단자 연결 ☞클릭
4) 녹색을 선택하여 계자 6번 단자와
전압계 -단자 연결 ☞클릭
실험 3 직류 분권 발전기
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
1)
2)
1)
2)
3)
4)
전압계
- +
각 모듈의 코일은 좌측이
+, 우측이 –가 된다.
10. 10
실험 준비 과목소개 및 실습장비 사용법 -시뮬레이터(LVVL) 사용법
전기기기기초 강의 1주 – 1교시
[4] 시뮬레이션 사용 방법
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
(3) DAQ의 제어전원선을 연결하고 메타를 연다.
1)
2)
1)
2)
3)
4)
전압계
- +
각 모듈의 코일은 좌측이
+, 우측이 –가 된다.
11. 전기기기 실습 2주
실험 3 직류 분권 발전기
11
[4] 시뮬레이션 사용 방법
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
(4) 메타의 갯수를 필요한 만큼만 남긴다.
<view>-<Layout>에서 C=2, R=2개만
선택한다.
1)
2)
1)
2)
3)
4)
전압계
- +
각 모듈의 코일은 좌측이
+, 우측이 –가 된다.
M2, M7, M8을 눌러
OFF시킨다
M1만 남는다
12. 전기기기 실습 2주
실험 3 직류 분권 발전기
12
[4] 시뮬레이션 사용 방법
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
(4) 메타의 갯수를 필요한 만큼만 남긴다.
<view>-<Layout>에서 C=2, R=2개만
선택한다.
1)
2)
1)
2)
3)
4)
전압계
- +
각 모듈의 코일은 좌측이
+, 우측이 –가 된다.
M2, M7, M8을 눌러
OFF시킨다
M1만 남는다
13. 전기기기 실습 2주
13
[4] 시뮬레이션 사용 방법
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
8821
(POWER)
8211
(DC M/G)
9063
(DAQ )
(5) 제어전원스위치를 ON시킨다. =
DAQ전원램프가 점등된다.
(6) 3 전원 차단기 스위치를 올린다.
그런 후 서서히 다이알을 시계방향으로 돌려
공급 전원을 올린다. 어느 시점을 지나면 모터가
돌게 될 것이다. 이는 브러시의 중성축이
약간이라도 흐트려졌을 때 전기자에 투입한
AC전류에 의해 분권계자에 전자유도 작용에
의한 유기 기전력이 발생하여 전압계도 올라가게
되는 것이다. 0V가 가장 이상적인 중성점을
이루는 것이다. 동글이 없으면 전압계는 아예
동작하지 않습니다. //
1)
2)
1)
2)
3)
4)
전압계
- +
각 모듈의 코일은 좌측이
+, 우측이 –가 된다.
실험 3 직류 분권 발전기
14. 정리1
𝑬 : 기전력
𝑽 : 단자 전압
𝑹𝒂 : 전기자 내부 저항
𝑹𝒃 : 브러시 접촉 저항
𝑹𝒏 : 전기자 반작용 저항
𝑰𝒂 : 전기자 전류
𝑰𝒇 : 계자 전류
𝑰 : 부하 전류
(1) 여자에 따른 분류
1) 타여자 발전기
2) 자여자 발전기
분권 발전기(병렬)
직권 발전기(직렬)
복권 발전기(직병렬)
내분권
외분권
가동복권
차동복권
가동복권
차동복권
(a) 분권 발전기의 실제그림 (b) 기호로 그린 분권 발전기
[그림 3-1] 분권 발전기 𝑽 = 𝑬 − 𝑰𝒂 𝑹𝒂
실험 3 직류 분권 발전기
☞ 타여자 분권 발전기외는 모두 자여자 발전기인데, 별도로 자여자라는 이름은 붙이지 않아도 자여자로 인정된다. 자여자 분권 발전기=분권 발전기
전기기기 실습 2주
14
15. [1] 실험 목적
1. 직류 자여자 분권 발전기의 무부하, 전부하 특성 실험
2. 자여자 분권 발전기의 결선
3. 분권 발전기의 단자 전압(𝑽) 대 부하전류(𝑰) 곡선(외부특성곡선)
[2] 장비 및 부품
전원 공급 장치(120/208[Vac]) EMS 8821
직류 전동기/발전기 EMS 8211
동기 전동기/발전기 EMS 8241
직류 전압 전류계(200[Vdc], 2.5[Adc]) EMS 8412
저항기 1대 EMS 8311
리드선 EMS 8951
타이밍 벨트 EMS 8942
실험 3 직류 분권 발전기
전기기기 실습 2주
15
16. 타여자 발전기는 적용분야가 광범위하지만 계자 권선을 여자시키려면 외부의 직류 전원을 필요로 하는 단점이 있다.
비용 등의 문제로 인해 직류 자여자 발전기가 더 많이 쓰인다.
자여자 발전기에서는 계자 권선의 연결법에 따라 분권, 직권, 복권 발전기로 분류되며 각 발전기의 특성은 달라진다.
자여자 발전기들은 계자극의 잔류자기로 인한 자여자가 가능하며 전기자가 회전할 때 약간의 전압이 권선에 유도된다.
계자 권선이 전기자와 병렬로 연결될 때 약간의 계자 전류가 흐른다. 이 계자 전류가 적절한 방향으로 흐르고 있다면,
잔류자기를 보충해서 전기자 유도 기전력 𝑬 을 더 증가시키며 점차 전압이 상승한다.(전압의 확립)
만일 분권 계자에 계자 전류가 반대 방향으로 흐르고 있다면 잔류자기가 소멸되므로 전압증가는 발생하지 않는다.
이런 경우에는 분권 계자 권선에 외부에서 직류를 흘려서 잔류자기를 형성시켜준 후에 분권 계자의 연결을 바꾸고
사용해야 된다.
[그림 3-1]은 분권 발전기의 그림이며 부하전류 𝑰 , 전기자 전류 𝑰𝒂 및 계자전류 𝑰𝒇 의 관계는 𝑰𝒂 = 𝑰 + 𝑰𝒇가 된다.
계자 권선에 직류 계자 전류에 의해 여자될 때 발전기내에 자속이 형성된다.
만일, 전기자 축에 전해진 기계력에 의해 전기자가 회전하면, 전기자 권선은 자속 ∅을 끊고 전압이 유도된다. 회전수를
𝑵 [rpm] 라 하면 직류 발전기의 전기자에는 유도 기전력 𝑬 = 𝒌∅𝒏[𝑽]가 유도된다. 이 유도 기전력은 교류이므로 직류
로 바꾸는 역할은 정류자와 브러시가 한다.
[그림 3-1] 에서 전기자 저항 𝑹𝒂에 의한 전압강하 𝑰𝒂 𝑹𝒂[V] 라고 하면 단자전압 𝑽[𝑽]는 다음과 같다.
𝑽 = 𝑬 − 𝑰𝒂 𝑹𝒂[𝑽]
무부하에서의 전류 (𝑰𝑶 = 𝑰𝒂) 는 흐르지 않으므로 무부하 단자전압은 𝑽𝑶 = 𝑬[𝑽]가 된다.
[3] 개요
실험 3 직류 분권 발전기
전기기기 실습 2주
16
17. 𝑬 : 기전력
𝑽 : 단자 전압
𝑹𝒂 : 전기자 내부 저항
𝑹𝒃 : 브러시 접촉 저항
𝑹𝒏 : 전기자 반작용 저항
𝑰𝒂 : 전기자 전류
𝑰𝒇 : 계자 전류
𝑰 : 부하 전류
(a) 분권 발전기의 실제그림 (b) 기호로 그린 분권 발전기
[그림 3-1] 분권 발전기
𝑽 = 𝑬 − 𝑰𝒂 𝑹𝒂
실험 3 직류 분권 발전기
전기기기 실습 2주
* 이 그림을 한 번 설명할까요?
17
18. 전기기기 실습 2주
1교시 끝 !
실험 3 직류 분권 발전기
2교시부터 실습 진행하겠습니다 .
전기기기 실습 2주
18
19. [4] 실습순서
1. 동기 전동기는 일정속도로 운전하므로 직류발전기를 기계적으로 구동하는데 쓰인다.
전원 공급 장치, 동기기를 사용하여 [그림 3-2]와 같이 결선한다. 아직은 전원을 공급하지 말 것!
2. 전원 공급 장치의 단자 1, 2, 3은 동기 전동기의 고정자 권선(Y결선)에 3Ø 전력을 공급한다.
전원 공급 장치의 단자 ⓼과 Ⓝ은 동기 전동기의 회전자(계자)권선에 직류 계자전류(𝑰𝒇 )를 공급한다.
동기 전동기의 계자 저항기를 회전부분의 중간 위치에 놓는다.
[그림 3-2] 분권 발전기를 구동하는 동기 전동기 [그림 3-3] 직류 분권 발전기의 무부하 실험
실험 3 직류 분권 발전기
𝑰𝟏
𝑰𝟐
𝑬𝟏
전기기기 실습 2주
19
20. 3. a) 직류 발전기, 직류전압전류계, 저항기를 사용하여 [그림 3-3]과 같이 결선한다.
b) 타이밍 벨트를 사용하여 동기전동기와 직류 분권발전기를 커플링 한다.
c) 직류발전기의 계자전류를 최대로 하려고 계자 저항기를 시계방향으로 끝까지 돌린다. (최소 계자 저항 0[Ω])
d) 브러시가 중성축 위치에 있는가를 확인한다.
e) 부하 저항기의 모든 스위치를 열고 무부하 상태로 한다.
[그림 3-2] 분권 발전기를 구동하는 동기 전동기 [그림 3-3] 직류 분권 발전기의 무부하 실험 20
실험 3 직류 분권 발전기
𝑰𝟏
𝑰𝟐
𝑬𝟏
전기기기 실습 2주
21. * 무부하 특성 곡선 실험 (계자전류에 대한 기전력의 관계)
4. a) 전원을 켠다. 동기 전동기는 시계방향으로 회전해야 한다.
(만일 반시계방향으로 회전하면 동기 전동기의 고정자 결선 (단자 1, 2, 3)중 두 선을 바꿈으로써 동기 전동기는
시계방향으로 회전한다.)
b) 만일 동기 전동기에 스위치S가 있으면, 속도가 70~80% 도달한 때에 닫는다.
c) 전압계의 지시가 있는가? 설명 : ________________________
d) 만일 전압계의 지시가 없으면, 전원을 끈 후에 분권계자 단자 (5와 6)의 연결을 바꾼다.
e) 부하저항을 개방하고 전기자의 유도 기전력(𝑬)을 측정한다. 𝑬 = 𝑽𝑶= __________[ 𝑽𝒅𝒄]
5. 분권발전기의 계자저항기를 변화시킬 때 전기자의 유도 기전력 𝑬가 어떻게 변화하는가를 살펴보고 설명하시오.
설명 : _________________________________________________________________________________________________________________
실험 3 직류 분권 발전기
전기기기 실습 2주
21
22. 전기기기 실습 2주
[4] 실습순서
실험 3 직류 분권 발전기
[그림 3-2] 분권 발전기를
구동하는 동기 전동기
[그림 3-3] 직류 분권 발전기의
무부하 실험
𝑰𝟏 𝑰𝟐
𝑬𝟏
1. 바탕화면의 LVSIM-EMS를
실행시킨다.
! 이때 동글이 없으면 데이터
측정 기능은 사용할 수 없다는
경고 메시지가 뜬다.
22
23. 전기기기 실습 2주
[4] 실습순서
실험 3 직류 분권 발전기
[그림 3-2] 분권 발전기를
구동하는 동기 전동기
[그림 3-3] 직류 분권 발전기의
무부하 실험
𝑰𝟏 𝑰𝟐
𝑬𝟏
2. Rack에 다음 모듈은 장착한다.
1) 전원 공급 장치(120/208[Vac]) EMS 8821
2) 직류 전동기/발전기 EMS 8211
3) 동기 전동기/발전기 EMS 8241
4) 저항기 1대 EMS 8311
! 이 이하는 별도로 장착하지 않는다.
5) 직류 전압 전류계(200[Vdc], 2.5[Adc]) EMS 8412
6) 리드선 EMS 8951
7) 타이밍 벨트 EMS 8942
23
24. 전기기기 실습 2주
[4] 실습순서
24
실험 3 직류 분권 발전기
[그림 3-2] 분권 발전기를
구동하는 동기 전동기
[그림 3-3] 직류 분권 발전기의
무부하 실험
𝑰𝟏 𝑰𝟐
𝑬𝟏
2. Rack에 다음 모듈은 장착한다.
1) 전원 공급 장치(120/208[Vac]) EMS 8821
2) 직류 전동기/발전기 EMS 8211
3) 동기 전동기/발전기 EMS 8241
4) 저항기 1대 EMS 8311
! 이 이하는 별도로 장착하지 않는다.
5) 직류 전압 전류계(200[Vdc], 2.5[Adc]) EMS 8412
6) 리드선 EMS 8951
7) 타이밍 벨트 EMS 8942
해당 모듈을 끌어다 장착한다.
26. 전기기기 실습 2주
[4] 실습순서
실험 3 직류 분권 발전기
[그림 3-2] 분권 발전기를
구동하는 동기 전동기
[그림 3-3] 직류 분권 발전기의
무부하 실험
𝑰𝟏 𝑰𝟐
𝑬𝟏
4. 발전기인 분권 발전기 결선
<그림 3-3>에 맞추어 결선
1) 라인의 색상을 선택한다.
+는 적색계열, -는 청색계열, 짧은 결선은 황색
2) 8211의 1과 9063의 I1+결선(적색)
3) 8211의 1과 9063의 I2+결선(적색)
4) 9063의 I1-와 8211의 5결선 (적색)
5) 8211의 6과 8211의 7결선(황색)
6) 8211의 8과 8211의 2결선(녹색)
7) 9063의 I2-와 9063의 E1+결선(황색)
8) 8211의 2와 9063의 E1-결선(녹색)
9) 8311의 각 위 단자끼리와 아래 단자끼리 병렬로 연결(황색)
10) 9063의 I1-와 8311의 +단자연결(적색)
11) 9063의 E1-와 8311의 -단자연결(적색)
12) 8821의 AC24V홀과 9063의 전원 연결
13) 동기기와 직류기를 타임벨트로 체결한다.
<벨트체결법>
1) 직류기와 동기기의 앞에 마우스 우클릭
2) Lower Front Panel(도어오픈)
3) 직류기축을 클릭하고 동기기 축을 클릭하면
벨크가 누운 8자 모양으로 체결됨
4) 다시 직류기와 동기기의 앞에 마우스 우클릭
5) Raise Front Panel(도어 shut)
26
27. [4] 실습순서
27
실험 3 직류 분권 발전기
<벨트체결법>
1) 직류기와 동기기의 앞에 마우스 우클릭
2) Lower Front Panel(도어오픈)
3) 직류기축을 클릭하고 동기기 축을 클릭하면 벨크가 누운 8자 모양으로 체결됨
4) 다시 직류기와 동기기의 앞에 마우스 우클릭
5) Raise Front Panel(도어 shut)
2)직류기 도어 오픈
1) 벨트 걸기 전. 3) 둘 다 도어 오픈 4) 좌 축 클릭-끌기-우 축 클릭-벨트 체결
5) 다시 직류기와 동기기의 앞 도어에 마우스 우클릭 -> 6) Raise Front Panel(도어 shut)
전기기기 실습 2주
43. [4] 실습순서
43
* 회전 방향을 바꾼 경우
8. a) 동기전동기의 고정자 결선(단자 1, 2, 3)중 어느 두 단자를
바꿈으로서 동기 전동기의 회전방향을 역으로 한다.
b) 모든 저항 스위치를 열어서 발전기 부하를 제거한다.
c) 전원을 켠다. 발전기 전압은 형성되었는가? 설명하시오.
설명 : 잔류자기가 소멸되어 발전하지 않는다.
d) 전원을 끈다.
f) 분권발전기를 역회전하면 [그림 3-5]와 같이 잔류자기가
소멸되므로 기전력이 유도되지 않는다.
그러므로 [그림 3-3]의 계자권선 단자 5에 +, 단자 6에 -
전압을 외부에서 공급해서 잔류자기를 만든 후에 시계
방향으로 회전하면 기전력이 유도된다.
실험 3 직류 분권 발전기
전기기기 실습 2주
44. [5] 연구 및 검토
44
실험 3 직류 분권 발전기
1. 만일 자여자 발전기에서 모든 잔류자기가 소멸되었다면, 전압이 발생하는가?
설명 : _____________________________________________________________________________________
2. 모든 잔류자기를 잃은 발전기를 정상으로 동작시키려면 어떻게 하는가?
설명 : _____________________________________________________________________________________
3. 오랫동안 발전기를 사용하지 않으면 잔류자기가 서서히 소멸되는가?
설명 : _____________________________________________________________________________________
4. 자여자 분권 발전기의 변동률과 타여자 발전기의 변동률을 비교한다.
설명 : _____________________________________________________________________________________
5. 자여자 분권 발전기와 타여자 발전기의 변동률에서 차이가 나타나는 이유는?
설명 : _________________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________
1. 만일 자여자 발전기에서 모든 잔류자기가 소멸되었다면, 전압이 발생하는가?
NO
2. 모든 잔류자기를 잃은 발전기를 정상으로 동작시키려면 어떻게 하는가?
외부에서 계자권선에 직류를 흘려주면 잔류자기가 형성된다.
3. 오랫동안 발전기를 사용하지 않으면 잔류자기가 서서히 소멸되는가?
YES
4. 자여자 분권 발전기의 변동률과 타여자 발전기의 변동률을 비교한다.
타여자 분권 발전기의 변동률이 자여자 발전기의 변동률보다 좋다. 타여자=10%, 자여자=33.3%
5. 자여자 분권 발전기와 타여자 발전기의 변동률에서 차이가 나타나는 이유는?
타여자 발전기는 전기자 전류( 𝑰𝒂) 의 크기에 관계없이 자속이 일정하지만, 자여자 분권 발전기에서는
𝑽 = 𝑬 − 𝑰𝒂 𝑹𝒂에서 단자전압 𝑽 가 낮아지며 계자 전류 ( 𝑰𝒇=
𝑽
𝑹𝒇
) 도 감소하고 따라서 자속(∅ ∝ 𝒌 𝑰𝒇)
도 감소해서 유도 기전력(𝑬 − 𝒌∅𝒏[𝑽]) 이 감소하기 때문이다.
전기기기 실습 2주
45. [5] 연구 및 검토
실험 3 직류 분권 발전기
[그림 3-문6] 방전 저항과 계자 개폐기
6. 분권 발전기의 운전 중에 분권 계자권선의 단자를 순간적으로 개방하면 어떤 현상이 발생되는가?
또한 이에 대한 대책은?(참조 [그림 3-문6])
설명 : ______________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________
6. 분권 발전기의 운전 중에 분권 계자권선의 단자를 순간적으로 개방하면 어떤 현상이 발생되는가?
또한 이에 대한 대책은?(참조 [그림 3-문6])
자속이 갑자기 소멸되므로 계자권선에는 리액턴스 전압 𝒆𝒓= −𝝎
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인 고압이 발생해서 계자권선을 소손할
우려가 있다. 대책은 방전저항을 설치한다.
전기기기 실습 2주
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46. 46
한번 같이 그려볼까요?
실험 3 직류 분권 발전기
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𝑰𝟐
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[그림 3-3] 직류 분권 발전기의 부하 실험
[그림 3-2] 분권 발전기를 구동하는 동기 전동기
[그림 3-3] 직류 분권 발전기의 부하 실험
전기기기 실습 2주
