안녕하십니까
전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다
오늘은 변압기를 공부하는 3번째 시간으로 변압기의 손실 성분에 대하여 공부하는 시간을 가지겠습니다.
앞서 변압기 공부를 하면서 나타났던 철손과 동손 성분이 어떻게 구성되어 있는지, 왜 나타나는지는 다루지 않았습니다.
오늘의 주제는
변압기 손실 성분 중 철손 분석하기
1. 변압기 손실 종류
변압기를 구성하는 요소는 철심과 권선입니다.
따라서 변압기에서 나타나는 손실은 철심에서 나타나는 철손, 권선에서 나타나는 동손으로 구분됩니다.
여기서 철손은 두 가지로 분류되는데 히스테리시스손과 와전류손으로 분류됩니다.
따라서 변압기 손실 종류는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
오늘은 철손에 대하여 공부해보며 다음 시간에는 동손에 대해서 알아보겠습니다.
2. 히스테리시스손
히스테리시스손은
코어에 작용하는 교류 자계로 인한 자구의 회전에 따라 발생하는 마찰로 인한 열 손실로 정의할 수 있습니다.
이름에서 파악할 수 있듯이, 히스테리시스 곡선에 대해서 손실 양을 알 수 있으며
히스테리시스손은 히스테리시스 곡선의 내부 면적에 대해서 나타낼 수 있습니다.
손실을 계산하기 위한 식은 아래와 같습니다.
여기서 k는 변압기 코어 재질에 따라 달라지는 비례 상수이며, f는 주파수를 B는 자속밀도를 나타냅니다.
히스테리시스 곡선에 대해서 모르시는 분은 아래 글을 참고 바랍니다.
2022.02.23 - [전력전자] - 히스테리시스 곡선, B-H 커브
히스테리시스 곡선, B-H 커브
안녕하세요! 오늘은 히스테리시스 곡선으로 불리는 B-H 커브에 대하여 공부하는 시간을 가지도록 하겠습니다. 히스테리시스 곡선(이하, B-H 커브)을 들어가기 앞서 곡선을 해석하는데 필요한 명
electronic95.tistory.com
따라서 히스테리시스 곡선의 내부 면적이 히스테리시스손으로 나타나게 됩니다.
3. 와전류손
와전류손은
철심 내부의 자속 변화로 인하여 유도 기전력이 발생하여 생기는 전류로 인한 열 손실로 정의할 수 있습니다.
철심을 단일 철심으로 사용하게 되면 권선에 의해 철심 내부에 유도 기전력이 발생하게 됩니다.
유도 기전력이 발생하는 이유에 대해서 모르시는 분은 아래 글을 참고 부탁드립니다.
2022.02.06 - [전력전자/전력전자기초] - 전자석이 만들어지는 4가지 법칙
전자석이 만들어지는 4가지 법칙
안녕하십니까 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다 오늘의 주제는 전자석이 만들어지는 4가지 법칙 1. 암페어 법칙 Ampere’s circuital law로 명칭 되며, 전류
electronic95.tistory.com
따라서 철심 내부에 생기는 유도 기전력이 중심 부는 상쇄되는 효과를 가지게 되므로
철심 중앙은 거의 자화 되지 않는 것처럼 보여 철심의 역할을 하지 못하는 경우도 발생합니다.
이러한 경우를 자기적 표피 효과라고 명칭 합니다.
이렇게 철심에 생기는 자기적 표피 효과로 인해 철심을 완벽하게 이용하지 못하게 되고
철심 가장자리에서 나타나는 유도 기전력 혹은 철심 전체에 분포되어있는 유도 기전력에 인하여
철심에서 전류로 인한 열 손실이 발생하게 됩니다.
따라서 자기적 표피 효과와 와전류손을 감소시키기 위해서는
단일 철심을 사용하지 않는 방향으로 설계를 진행하여야 합니다.
1. 성층 철심
와전류손을 감소시키기 위한 방법으로는 성층 철심을 사용하는 방법이 있습니다.
성층 철심은 여러 장의 얇은 강판과 절연물질을 겹쳐 조립한 철심으로 아래 그림과 같이 표현할 수 있습니다.
여러 개의 철심을 사용하기 때문에 단일 철심에서 나타난 유도 기전력이
성층 철심에서는 다르게 분포됨을 확인할 수 있습니다.
이렇게 성층 철심을 사용하게 되면
단일 철심보다 성층 철심의 면적이 작으므로 저항이 커지게 되어
와전류손이 감소하는 효과를 가져갈 수 있습니다.
또한 자기적 표피 효과를 억제할 수 있는 장점이 있습니다.
2. 저항률이 높은 자성체 사용
성층 철심을 사용하는 방법 외에 저항률이 높은 자성체를 사용하는 방법이 존재합니다.
강판에 규소를 섞은 규소강 같은 철심은 저항률이 커지면서 자기적 특성이 좋아지는 특징이 있습니다.
따라서 와전류손을 감소시킬 수 있습니다.
하지만 규소 함류량이 증가하게 되면 기계적(물리적) 강도가 약해지는 단점이 존재합니다.
오늘은 변압기의 손실 중 철손에 대하여 알아보는 시간을 가졌습니다.
히스테리시스손이 나타나는 이유는 B-H 곡선을 통해 자구의 회전에 의해 나타남을 알 수 있으며
와전류손은 철심에 유도 기전력이 발생하여 나타남을 확인할 수 있었습니다.
지금까지 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 이었습니다
감사합니다
'전력전자 > 전력전자기초' 카테고리의 다른 글
| 능동소자 종류 (4) | 2022.03.22 |
|---|---|
| 변압기 설계 방법과 변압기 손실(동손) 분석 (0) | 2022.03.20 |
| 변압기의 이상적인 특징과 변압기 인덕턴스, 저항 분석 (0) | 2022.03.16 |
| 변압기 원리와 특징, 변압기 도트 규약 (0) | 2022.03.09 |
| 히스테리시스 곡선, B-H 커브 (0) | 2022.02.23 |
댓글