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패러데이(Faraday) 법칙: 인덕턴스 L[H]인 인덕터에 전류 i[A]가 흐르면 그 양단에 전압 이 유도되며, 이 전압은 전류가 흐르는 것을 방해하기 때문에 역기전력 또는 유도 기전력 이라 부른다.
인덕터 전압
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[회로이론] 인덕터의 전류 전압 표현 및 간단한 특성 : 네이버 블로그
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기초 지식
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[회로이론] 인덕터의 전류 전압 표현 및 간단한 특성
● 인덕터(Inductor)
인덕터는 간단하게 말하면 코일이다. 얇은 금속을 휘감아 코일로 만들어 절연체로 둘러싼 소자를 인덕터 혹은 리액터라고 한다. 인덕터는 인덕턴스를 발생시켜 코일 특성, 즉 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도함으로써 전류의 급격한 변화를 막는 기능을 한다. 직류 회로에서는 단락(short) 회로로서 작동하지만 교류 회로에서는 전류의 흐름을 방해하는 필터(filter)로서의 작용을 한다. 이외에 응용을 하여 다양한 회로에서 필수적으로 사용하는 소자이고, 최근에는 인덕터의 부피를 소형화하는 것에 한계가 있기 때문에 고성능, 고집적 회로에는 가급적 사용되지 않고 있다.
인덕턴스는 인덕터를 기술하는 데 사용되는 회로 파라미터이다. 인덕터는 기호로 L을 사용하고 단위는 헨리(Henry, H)이다. 회로 그림으로는 감겨진 도선으로 나타낸다. 인덕터 단자에 걸리는 전압은 다음과 같은 식으로 나타낸다.
위 식에서 전류의 기준은 인덕터에 걸리는 전압 강하의 방향이다. 위 식으로부터 인덕터에 걸리는 전압은 인덕터에 흐르는 전류 변화의 시간 비율에 비례한다는 것을 알 수 있다. 여기서 두 가지의 특징을 집어낼 수 있다.
첫째, 전류가 상수, 즉 직류이면 인덕터는 전압이 0이 되어버리기 때문에 단락 회로로 작동한다. 이는 위에서 언급했다.
둘째, 전류가 인덕터 내에서 순간적으로 변화할 수 없다. 이 말은 전류가 시간이 0인 순간에 순식간에 무한대로 변할 수 없다는 말이고 그 반대도 마찬가지이다. 일례로 실제 시스템에서 인덕터 회로의 스위치를 열면 전류는 초기에 스위치를 가로질러 공기 중으로 계속 흐른다. 이 현상은 방전 현상으로 매우 응용할만한 가치가 큰 현상이다. 이 현상으로 스위치에서 전류가 순간적으로 0으로 떨어지지 않게 된다. 이와 관련한 더 복잡하고 중요한 문제는 다른 주제로 다뤄야 한다.
● 인덕터에서 전류의 표현
첫 번째 식에서는 인덕터에서의 전압을 나타내었다. 이제 전류를 전압의 함수로 표현해보자. 첫 번째 식에 양변에 dt를 곱해준다.
위의 식에서 양변을 적분하고 양변을 교환하여 나타낸다.
위 식을 보면 L은 상수이기 때문에 앞으로 나왔다. 그리고 수학적인 방식에 의해 i와 t를 적분의 범위 한계로 사용하고, x와 τ가 적분 변수로서 사용하는 것을 주의해야 한다. 이제 적분을 하고 양변을 정리하면,
여기서 i(t)는 시간 t에 대응하는 전류이고, i(t0)는 초기 시간 t0에서의 인덕터의 전류 값이다. 통상 실제 시스템에서는 t0 = 0으로 해놓는 것이 일반적이다. 그러면 다음과 같은 식을 도출할 수 있다.
● 인덕터의 직/병렬 결합
저항의 직렬, 병렬 결합이 하나의 등가 저항으로 축약될 수 있는 것처럼, 인덕터도 하나의 인덕터로 단순화될 수 있다. 아래는 인덕터의 직렬연결의 그림이다.
직렬연결에서 모든 인덕터에는 같은 크기의 전류가 흐른다. 각각의 인덕터에서 전압 강하는 다음과 같다.
직렬연결에서 전체 전압은 다음과 같다.
위의 식으로부터 직렬연결 등가 인덕턴스는 각각의 인덕턴스의 합이라는 것을 알 수 있다. n개의 인덕터를 직렬로 연결하면 등가 인덕턴스는 다음과 같다.
이제 인덕터의 병렬연결을 보자.
3개의 병렬 인덕터의 단자에서 총 전류는 각 인덕터에 흐르는 전류들의 합이다.
위에서 구했던 인덕터의 전류 식을 바로 위의 식에 대입하면 다음과 같다.
위의 식으로부터 병렬연결 등가 인덕턴스는 아래 수식과 같고, 초기 전류도 다음과 같이 나타낼 수 있다.
n개의 경우로 확장하면 다음과 같다.
결과적으로 인덕터의 직렬, 병렬 결합은 저항의 직렬, 병렬 결합의 등가와 같다고 할 수 있다.
인덕터 란 무엇이며 작동 원리 (절대 잊지 말아야 할 사실)
인덕터,이게 뭐야?
우리는 모두 인덕터라는 말을 여러 번 들었지만 그게 무엇입니까? 음, 그것은 설계된 수동 소자입니다. 자기장에 에너지를 저장하는 것. 인덕터는 전자 및 전력 시스템에서 다양한 애플리케이션을 찾습니다. 그들은 전원 공급 장치, 변압기, 라디오, TV, 레이더 및 전기 모터에 사용됩니다.
인덕터 란 무엇이며 작동 원리 – 절대 잊지 말아야 할 사실 (사진 크레디트 : Flickr를 통한 Tamara Kwan)
전류의 모든 전도체는 유도 특성을 가지며 인덕터로 간주 될 수 있습니다.
그러나 유도 효과를 높이기 위해 실제 인덕터는 일반적으로 도선에 많은 권선을 갖는 원통형 코일로 형성됩니다 (그림 1 참조).
인덕터는 도선의 코일.
그림 1 – 인덕터의 일반적인 형태
전류가인덕터의 경우, 인덕터 양단의 전압은 전류의 시간 변화율에 정비례한다는 것을 알 수있다. 팔로우 할 때 수동 서명 규칙 사용 식 (1):
어디에 엘 는 인덕터의 인덕턴스라고하는 비례 상수입니다. 인덕턴스의 단위는 헨리 (H)이며, 미국 발명가의 이름을 따서 지어졌습니다. 조셉 헨리 (Joseph Henry, 1797-1878). 위의 식에서 분명하다. 1 henry는 암페어 당 1 볼트 초입니다..
위의 식에서 볼 때 인덕터가 터미널에 전압을 가지기 위해서는 전류가 시간에 따라 달라야합니다. 따라서 인덕터를 통과하는 정전류의 경우 v = 0.
인덕턴스 는 인덕터가 헨리 (H)로 측정 된 전류의 변화에 반대되는 특성을 나타냅니다.
인덕터의 인덕턴스는물리적 치수 및 구조. 모양이 다른 인덕터의 인덕턴스를 계산하는 공식은 전자기 이론에서 파생되며 표준 전기 공학 핸드북에 나와 있습니다.
예를 들어, 인덕터, (솔레노이드) 도 1에 도시 된 바와 같이,
어디에:
엔 회전 수,
회전 수, 엘 길이,
길이, 에이 단면적이며,
단면적이며, 엠 코어의 투자율입니다.
위 식에서 인덕턴스를 볼 수있다.코어로서보다 높은 투자율을 갖는 재료를 사용하여 코일의 권수를 증가 시키거나, 단면적을 증가 시키거나, 또는 코일의 길이를 감소시킴으로써 증가 될 수있다.
그림 2 – 다양한 유형의 인덕터 : (a) 솔레노이드 권선 인덕터, (b) 토로 이달 인덕터, (c) 칩 인덕터
커패시터와 마찬가지로 상업적으로 이용 가능한 인덕터는 다른 값과 유형이있다. 일반적인 실제 인덕터는 몇 microhenrys (mH), 통신 시스템과 마찬가지로 수십 명의 헨리 (H) 전력 시스템 에서처럼 인덕터는 고정되거나 가변적 일 수 있습니다. 코어는 철, 강철, 플라스틱 또는 공기로 이루어질 수 있습니다.
이용 약관 코일 과 초크 인덕터에도 사용됩니다.
공통 인덕터는 위의 그림 2에 나와 있습니다. 인덕터의 회로 기호는 수동 기호 규칙에 따라 그림 3에 나와 있습니다.
그림 3 – 인덕터의 회로 기호 : (a) 공심, (b) 철심, (c) 가변 철심
식 (1)은 인덕터에 대한 전압 – 전류 관계. 그림 4는 인덕턴스가 전류와 독립적 인 인덕터를 그래픽으로 나타낸 것이다. 이러한 인덕터는 선형 인덕터로 알려져있다.
비선형 인덕터의 경우 식 (1)의 플롯은 직선이 아닐 수 있습니다 인덕턴스는 전류에 따라 다르기 때문에.
이 기술 기사에서는 선형 인덕터를 사용합니다.
그림 4 – 인덕터의 전압 – 전류 관계
전류 – 전압 관계는 식 (1)로부터 다음과 같이 얻어진다.
통합 제공 :
또는
어디에 그것 0 ) 에 대한 총 전류 -∞
[전자회로] 인덕터와 인덕턴스
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안녕하세요 대학원 석사 1년차 은교입니다 🙂
취업을 했다가 다시 공부가 더 하고싶어 대학원에 진학을 하게 되었습니다.
다시 차근차근 공부하면서 정리하는 내용을 공유하며 가치를 더하고 싶어 블로그를 만들게 되었어요
공부중인 학생이니 틀린부분이 있다면 알려주시면 감사하겠습니다^_^
이번에 대학원을 진학하면서 가장 크게 느낀 것은 전자회로의 기본개념을 제대로 공부한 뒤 회로를 설계하자 였어요
학부시절에 배웠던 전자회로는 시험을 위해서 단순암기 또는 문제만 많이 풀자식이었고 깊게 공부하지 못해 다 까먹었ㅠ_ㅠ..
실제로 회사에 가보니 어떻게 공부를 해야하며 앞으로 어떤 방향으로 진로를 잡아야할지 많이 느낄 수 있었습니다
그래서 어렵더라도 기본개념을 제대로 파악하고 실제 활용상의 특성과 현상으로 습득하려고 해요
오늘은 우선 전자회로 기본개념 중 하나인 인덕터에 대하여 정리해보겠습니다ㅎ_ㅎ
인덕터(inducto r)란?
전류의 자기작용을 효과적으로 나타나게 만든 소자
전류에 의한 자기장을 만드는 것이 인덕터입니다.
인덕터에 전류를 흐르게 하면 전자기장이 형성되고,
전류가 증가하면 전자기장이 확장되고 전류가 감소하면 전자기장이 축소하게 되죠.
도선을 감아서 코일 형태로 만들면 기본적인 인덕터가 되기 때문에 코일(coil)이라고 불리기도 합니다.
인덕터의 회로기호
인덕터의 주파수 특성
인덕터는 주파수가 높아질수록 잘 통과하지 못한다는 특성을 가지고 있습니다.
따라서 인덕터는 (L값에 따라) 고주파 신호의 통과를 억제!
인덕터의 직렬연결
인덕터를 직렬로 연결할 경우 권선을 더 감는것과 같으므로 위와 같은 관계식으로 나타납니다.
인덕터의 병렬연결
인덕터의 병렬 연결은 저항과 마찬가지로 단면적이 넓어지는 효과 때문에 식 9와 같은 관계식을 가지게 됩니다.
인덕턴스(inductance)란?
전자기장이 변화하면 전류의 변화를 방해하는 방향으로
코일 내에 유도전압(induced voltage)이 발생하는데 이러한 성질을 인덕턴스라고 합니다.
즉, 코일에 흐르는 전류의 변화에 의해 전자기유도로 생기는 역기전력의 비율을 나타내는 양을 말하며
단위는 헨리[H] 표기는 L로 합니다.
위 식을 통해 인덕턴스가 클수록 그리고 코일의 전류변화가 빠를수록 유도전압이 크다는 것을 의미합니다.
인덕턴스는 전류의 변화량에 따라 전압이 유도되면서 급격한 전류의 변화를 억제하는 기능도 합니다.
저는 인덕턴스를 도선에 전류가 흐를 때 그 전류의 변화를 막으려는 성질 또는 그 정도로 이해하니까 쉽더라구요ㅎ_ㅎ
어떤 블로그에서 전기적 관성이라는 개념으로 설명해주셨는데
즉 도선에 흐르는 전류가 직류(DC)라면 아무 변화없이 그냥 흘러주는데
전류 전압파형의 크기, 방향이 주기적으로 변하는 교류(AC)가 입력되면 가만히 있는데 왜 건드리냐고
그 변화를 막기 위해서 안간힘을 쓰는 것
반대의 기전력을 만들어서 그 변화를 막으려고 하는게
인덕턴스라고 이해하시면 좀 더 쉬울 것 같아요
*패러데이 법칙
패러데이 법칙
인덕턴스 L[H]인 인덕터에 전류 i가 흐르면 그 양단에 전압이 유도되며
이 전압은 전류가 흐르는 것을 방해하기 때문에 역기전력 또는 유도기전력이라고 부릅니다.
다음 포스팅에서는 인덕터와 정반대 성질을 가진 커패시터에 대해서 정리해보겠습니다 🙂
제가 공부하고 있는 공대 대학원생 브이로그도 보러와주세요 🙂
youtu.be/3vdR_2S7skA
https://www.youtube.com/channel/UCGyL8n-i8RlJixVn__c-6kw
유튜브도 보러와주세요 🙂
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