인덕터의 작용(아크발생, 고장전류 비대칭, 여자돌입전류) (1)

인덕터의 작용(아크 발생, 고장전류 비대칭, 여자돌입전류)

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1. 아크(Arc) 발생의 원인은 인덕터의 작용이다.
2. 고장전류의 비대칭의 이유도 인덕터의 작용이다.

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1. 아크(Arc) 발생의 원인은 인덕터의 작용이다.

아크(Arc)란?

아크(Arc)

- 2개의 서로 다른 전극 사이에 있는 기체가 통전 매개체로 전환되어 이루어지는 전기적인 방전.
예를 들어 고전류가 흐르는 스위치를 열게 되면 공기 중에서 강한 빛이 발생한다.



인덕터는 전류의 급격한 변화를 억제하는 소자이다.
인덕터는 전류의 급격한 변화를 억제하는 관성의 소자이다. 교류 전류가 흐를 때 교류전류가 만드는 자속이 코일의 면을 지날 때 그 자속을 억제하는 방향으로 자속이 생성된다. 이런 원리로 인해서 전류의 불연속적인 변화를 연속적인 변화로 만들어 준다.

인덕터 전류변화

Switch On을 했다고 Switch On 한 시점에서 한 번에 전류가 오르는 게 아니라 오른쪽처럼 시간을 두고 전류가 상승하게 된다.
Switch Off도 마찬가지로 Switch Off 한 시점에서 한 번에 전류가 '0'이 되는 게 아니라 시간을 두고 전류가 '0'이 된다.
전류가 영점이 될 때까지 아크를 통해서 전류가 이동하게 된다. 아크가 없어서 한 번에 전류가 0이 되게 한다고 좋은 게 아니다. 강제로라도 전류가 영점까지 도달하도록 해줘야 한다. 한 번에 전류가 0이 되게, 불연속적으로 차단되는 현상을 전류재단현상(Curren Chopping)이라고 한다.

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2. 고장전류의 비대칭의 이유도 인덕터의 작용이다.

R-L 직렬회로

R-L 직렬회로에서
i(t)가 -100A인 시점에서 고장전류가 발생했다고 생각해보자.

그러면 인덕터의 관성에 의해 i(t)를 억제하는 방향의 전류가 생성된다. 그러므로 100A에서 서서히 감소하는 전류가 생성된다. 이때 발생한 전류는 위의 그래프처럼 지수함수적인 감소를 보인다. (이때 100A에서 0A까지 가는 시간 = 시정수 = L/R 을 따른다. 그러므로 L값이 커질수록 시간이 더 길어진다.)

이로 인해 비대칭이 발생함을 볼 수 있다.

만약 전류가 '0'인 지점에서 고장전류가 발생하면 비대칭 전류가 발생하지 않는다. 그러나 우리가 사용하는 전류는 거의 R, S, T 3상전류이므로 비대칭이 발생할 수밖에 없는 구조이다.