Matcher 반사파와 유,무효전력 관련 질문
2023.07.16 07:40
안녕하세요 교수님, 교수님의 답변으로 이해도가 점점 깊어지고 있어 진심으로 감사 말씀드립니다.
오늘은 아래 세가지 질문 있습니다, 바쁘신 와중에 다시 한번 감사 말씀드립니다.
1. 설비에서 RF POWER를 SET 할 수 있는데, 상수로 SET이 가능합니다. 이 때 이 상수 값은 유효전력, 순시전력 중 어떤 값인가요?
2. 위의 SET 값은 다음과 같은 두 값의 합 이기도 한데요( SET POWER = FORWARD POWER + REFFLECT POWER)
제일 궁금한 것은, 만일 SET 값이 유효전력이라면(3상 전력의 진폭 값)면 이해가 안가는 부분이 있는데요,
예를들어 SET POWER = 100W, FORWRAD POWER = 100W 라고 가정 할 경우, MATCHING 이후엔 GENERATOR 의 저항은 50 옴, CHAMBER의 저항도 50옴을 갖게 될텐데, 어떻게 100W 가 CH에 그대로 전달 되는 것인지 모르겠습니다. GENERATOR의 저항도 소비할테니까요.
100W라는게 3상 전력에서 COS 세타값을 1로 본 것인데, 이상적인 MATCHING 이후에도 세타는 0이므로 COS 1이지만, GEN의 저항과 ,CH 의 저항 각각이 유효전력을 나눠서 소비하는거 아닌가요? 그렇다면 100W보다는 작은 값이어야하는게 맞지 않나 생각되어서요.
-> 결과적으로 SET값이 제너레이터의 저항을 무시하고 인가되는 것을 보이는데 어떤부분을 이해 못하고 잇는것인지 여쭙습니다.
3. 마지막으로 반사파와 무효전력의 관계입니다. CHAMBER에 최대 전력이 전달되지 않는 이유는 'CH의 CAP, INDUCTOR 성분 때문에 발생한 위상차' 때문으로 알고 있습니다. 그리고 반사파가 생기는 이유는 IMPEDANCE MISS MATCH 때문인 것으로 알고 있는데요,
그렇다면 CAP과 INDUCTOR에 소모되는 무효전력과 반사파는 관계가 있다고 보입니다.
그래서 제 생각은 반사파 = 전달되지 못한 유효전력 = 인가하는 전력(SET값) - V* I * COS
무효전력 = CAP, INDUCOR에 소비되는 전력 = V*I* SIN
-> 결과적으로 수식으론 관계가 없으나, 무효전력이 생김으로써 반사파 역시 일어날 수 밖에 없는것이라 이해하면 되는지요?
진심으로 감사드립니다, 교수님의 답변으로 업무에 많은 도움이 되고 있습니다.
댓글 2
-
김곤호
2023.07.18 10:25
-
서태현
2023.07.27 16:33
입력과 출력에 대해 많이 헷갈려하시는 것 같습니다.
AC input 대한 소비전력 -> RF output은 Efficiency line to load (ex : 0.68) 과 Power factor(ex : 0.95) 연관되어 있습니다.
역률로만 계산 한 것으로 보입니다. ( input에만 해당 될 것 같습니다. 지금은 RF output에 대한 전력이 궁금하신 것 같습니다.)
RF match는 Mag phase를 plasma impedance에 맞게 matching 해 주는 전자기기 입니다. 무효전력은 내부에 RLC에 연관 되어 있으므로 chamber에 impedance에 따라 연결되어 있는 RF circuit(filter등을 포함)한 소자들이 전력소비를 하게됩니다. 해당 증상들은 자체 소자에서 열로 소비 되므로 제네레이터나 match에 display 되는 반사파와는 다릅니다. 실제로 궁금할 때는 RF match의 input output에 VI seonsor로 측정합니다. ( self resistance나 self indutance 등 예상치 못한 소자값이 나와 측정하는 게 올바릅니다.)
50ohm 캐릭터인 제네레이터에 VSWR이 1일 때, 전력이 올바르게 전달됩니다. matching은 타겟 임피던스가 틀어진 곳에 VSWR이 1에 가깝도록 하는 행위입니다.
아마도 지난 질문에서 transmission line model 을 공부하셨을 것으로 기대합니다. 하면 반사파, 정합회로, 등에 대해서 소개도 받으셨을 것입니다.
아울러 전력은 플라즈마 생성을 위해서 쓰이는 것이니, 반사파가 크다는 의미는 플라즈마 생성에 장애가 발행했다는 의미가 되겠습니다.
인가 전력 --> 매칭 (플라즈마 임피던스와 전원 임피던스 매칭)
아울러 전력이 플라즈마로 에너지를 전달하는 과정은 '플라즈마 생성' 의 내용을 게시판에서 찾아 보세요. '플라즈마 가열'도 좋습니다.
즉 전력은 전자에 에너지를 주고, 에너지를 받은 전자들은 이온화 및 해리 반응을 통해서 이온 및 라디컬을 만들면서 전원의 에너지는 플라즈마 가열과 생성으로 전달되며, 이때 충돌을 통해서 에너지가 전달되므로, 전기소자로 '저항'의 성분으로 표시하게 됩니다. 따라서 플라즈마는 쉬스, capacitor, 와 본체는 'resistor'로 모사할 수가 있고, 이들의 조합은 플라즈마가 가지는 RF 특성, 플라즈마 유전상수 속에 포함이 됩니다. 참고하시고, 게시판의 내용을 찾아 보기를 권장합니다.