히스테리시스 곡선, B-H 커브

안녕하십니까

전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다 

 

오늘의 주제는

히스테리시스 곡선와 B-H 커브!

 

히스테리시스 곡선(이하, B-H 커브)을 들어가기 앞서 곡선을 해석하는데 필요한 명칭들을 먼저 알아가고

B-H 커브의 특징들을 살펴보는 시간을 가지겠습니다.

 

1. B-H 커브의 명칭

잔류자속 : 자화 상태에서 자계의 세기를 0으로 감소시켰을 때 남아있는 자속
지난 시간에 배운 강자성체의 특징으로 외부 자기장을 제거하여도 자성 성분이 남아있다는 것을 공부하였습니다. 

기억이 안나시는 분은 아래 글을 참고 부탁드립니다.

2022.02.23 - [전력전자/전력전자기초] - 자석 성질 종류 강자성체, 상자성체, 반자성체

자석 성질 종류 강자성체, 상자성체, 반자성체

보자력 : 자화된 자성체의 자속밀도를 0으로 만들기 위한 역방향 자계의 세기

잔류 자속을 제거하기 위하여 역방향으로 자계를 형성하여 자속밀도를 0으로 만드는 것을 의미합니다.

 

이렇게 B-H 커브를 해석하기 위해서는 잔류자속과 보자력에 대하여 알고 계셔야합니다.

 

2. 교류 전류에서의 B-H 커브 해석

B-H 커브

① : 양의 전류 증가로 인하여 양의 자계의 세기가 증가하는 단계

자성이 0인 물질에서 자속밀도(B)는 양의 방향으로 증가하며 포화되게 됩니다.

 

② : 양의 전류가 감소하게 되면 자계 세기(H)가 감소하게 됩니다.

하지만 전류가 0이 되어도 자속밀도(B)는 0이 되지 않고 일부 남게 됩니다.

이때, 남아있는 자속의 양을 잔류자속이라고 명칭합니다.

 

 

B-H 커브

 

③ : 교류 전류로 인해 전류의 방향이 음의 방향으로 전환되면 잔류자속이 점차 감소하여 0이 됩니다.

 

④ : 음의 방향 전류가 증가하면 음의 자계 세기(H)가 증가하게 됩니다.

따라서 자속밀도 (B)는 음의 방향으로 감소하면서 포화되게 됩니다.

 

B-H 커브

 

⑤ : 음 전류가 감소하면 음의 방향 자계세기(H)가 감소하게 되고

양의 방향과 같은 이유로 음의 전류가 0이 되어도 잔류자속이 존재하게 됩니다.

 

B-H 커브

⑥ : 전류의 방향을 양의 방향으로 전환되면 잔류자속이 점차 감소하여 0이 됩니다

이때 양 전류의 크기를 보자력이라고 명칭합니다.

 

⑦  : 양의 전류의 증가로 양의 자계가 증가하게 되고 이후 2~7번을 반복 동작하게 됩니다.

 

이렇게 교류 전류에 대하여 B-H 커브는 양의 방향과 음의 방향으로 반복하며 동작하게 되며

직류에서는 다른 모양으로 나타나게 됩니다.

 

3. 직류 B-H 커브

다음과 같이 인덕터의 CCM 동작으로 직류 전류만 존재할 때 B-H 커브에 대하여 알아가는 시간을 가지겠습니다.

 

직류 B-H 커브

초기 양 전류의 상승으로 교류 B-H 커브와 같게 자속밀도(B)가 증가하게 되고

전류가 감소할 때 자속밀도가 감소하게 됩니다.

하지만 교류처럼 전류가 0이 되었다가 음의 전류로 전환되는 것이 아니기 때문에

왼쪽 파형과 같이 직류 전류인 경우 B-H 커브는 파란색으로 표시되는 모양으로 나타나게 됩니다.

따라서 1 사분면에만 위치하는 모양으로 나타남을 알 수 있습니다.

 

 

오늘은 이렇게 교류전류에 대한 B-H 커브를 7단계로 나눠서 동작원리를 공부하였으며

직류 전류에 대하여 B-H 커브를 공부하였습니다.

직류와 교류전류에 따라 B-H 커브의 모양이 크게 달라지기 때문에

어떤 전류원을 사용하는지를 살펴보며 커브를 해석하시면 될 것 같습니다.

지금까지 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 이었습니다

감사합니다