인덕터의 정상상태 해석 (Voltage second balance)

안녕하십니까

전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다 

 

오늘의 주제는

인덕터 전류 평형(정상상태)의 Voltage second balance와 인덕터 위상

.

먼저, 정상상태라는 의미는 일정 시간 동안의 과도상태 이후 파형이 일정한 주기를 가지며

동일한 형태를 반복하는 상태를 정상상태라고 말합니다.

 

1. 인덕터의 특징

인덕터는 아래 그림과 같이 회로에 코일 형태로 표현합니다.

인덕터 소자

인덕터의 특징을 살펴보면

인덕터에 흐르는 전류는 급격히 변할 수 없는 특징이 있습니다.

회로의 기호를 이용하여 수식으로 정리하면 아래와 같습니다.

스위칭 순간에 인덕터는 등가적으로 정전류원의 형태를 나타내는데 이러한 이유는

인덕터의 전류가 급격히 변할 수 없기 때문에 정전류원의 형태로 나타나게 됩니다.

이러한 특징으로 인덕터의 가장 중요한 특징인 Voltage second balance에 대하여 공부를 하겠습니다.

 

2. Volt-sec balance

정상상태에 인덕터의 한 주기 동안 유입된 자속과 유출된 자속이 동일한 성질을 말합니다.

인덕터의 전류는 한 주기의 시작점과 끝점이 같게 됩니다.

Volt-sec balance

따라서 아래 수식과 같이 정리할 수 있습니다.

이렇게 한 주기 동안 인덕터에 실질적으로 누적된 자속 = 한 주기 동안 증가된 자속 - 한 주기 동안 감소된 자속

으로 정리할 수 있습니다.

 

따라서 정상상태에서는 인덕터 양단 전압의 한 주기 적분은 0이며

이는 정상상태에서 인덕터 양단 전압의 평균값은 0이라는 말과 동일하게 됩니다.

 

3. 인덕터의 위상

인덕터는 전류가 전압보다 90도 뒤진 지상 전류를 가지는 특징이 있습니다.

이렇게 인덕터는 지상전류가 발생하는 이유는 

자구의 정렬이 느리게 이루어지기 때문에 전류가 뒤지는 특징이 발생하게 됩니다.

정확한 설명은 아래 글을 참고 부탁드립니다.

2022.02.23 - [전력전자/전력전자기초] - 자성체의 종류

자성체의 종류

 

따라서 아래와 같은 수식으로 정리할 수 있으며 전압보다 90도 뒤지는 전류 위상으로 표현할 수 있습니다.

 

인덕터 전압, 전류 위상 표현

오늘은 인덕터의 정상상태 특성에 대하여 공부하였습니다.

다음 시간에는 커패시터의 정상상태 특성에 대하여 공부하는 시간을 가지도록 하겠습니다.

 

지금까지 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 이었습니다

감사합니다