인덕터의 작용(아크발생, 고장전류 비대칭, 여자돌입전류) (2)

인덕터의 작용(아크발생, 고장전류 비대칭, 여자돌입전류) (2)

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1. X, R 의 비에 따라서 기계력의 크기가 차이가 생길 수 있다
2. 변압기의 여자돌입전류가 발생하는 원인도 인덕터의 작용이다.

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1. X, R 의 비에 따라서 기계력의 크기가 차이가 생길 수 있다.

회로에서 L과 R의 크기 비에 따라서 기계력의 차이가 생길 수 있다.
시정수(τ) = L/R 이다. 전류가 흐르는 도선에서 스위치를 Open 했을 때 전류가 0으로 도달하는데 인덕터의 영향으로 한 순간에 되는 게 아니라 시간을 두고 0까지 천천히 도달하게 된다. 이때 시정수의 크기가 커진다는 것은 0까지 도달하는데 시간이 길어진다는 것을 의미하고, 시정수의 크기가 작다는 것은 0까지 도달하는데 시간이 짧다는 것이다.
시정수(τ) = L/R 에서 L의 크기가 커지면 스위치를 열었을 때 전류가 0까지 도달하는 시점이 길어진다.

기계력이란?
전류가 흐르면 자기력이 생기게 되는데 이 힘을 이용하게 되면 전동기처럼 원하는 방향으로 회전이 가능하다. 그런데
이런 자기력이 꼭 우리가 원하는 방향으로 유도되지는 않는다. 지기력에 의해 정전기나 기계손 같은 의도치 않은 힘이 발생하는 경우가 있다. 기계력이란 의도치 않게 자기력이 전력설비에 물리적 힘을 가해 설비에 손상을 주는 힘이다.

L과 R의 크기의 비에 따라 기계력의 차이가 생기는 이유는 기계력이 전류의 제곱에 비례하기 때문이다.
전류의 제곱에 비례하기 때문에 전류가 조금만 커져도 기계력은 아주 커진다.
설비 가동중에 원치 않는 아주 큰 기계력(자기력)이 발생했을 때 전력설비는 차단기를 동작시켜서 전력설비의 손상을 막아야 한다. 그런데 L의 크기가 큰 상태라면 전류가 0까지 도달하는 속도가 길어지면서 전류가 오래 남게 된다. 그러면 전류의 제곱에 비례하는 기계력 또한 오래 남게 된다.
또한, 앞에서 말했던것처럼 인덕터 작용으로 고장전류 비대칭이 생겨서 기계력은 더욱 커진다.

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2. 변압기의 여자돌입전류가 발생하는 원인도 인덕터의 작용이다.

여자전류 : 자계를 발생시키기 위한 전류, 변압기에서는 변압기의 철심을 자석화하기 위해 철심에 감아져 있는 코일에 흘리는 전류이다. (보통 정격전류의 3~5%)

여자돌입전류 : 변압기를 자석 화하기 위해 여자전류를 흘리기 위해 최초 스위치를 닫았을 때 아주 큰 전류가 흐르는데 이를 여자돌입전류라고 한다. (보통 정격전류의 8~12배) - 갑자기 큰 전류가 흐르기 때문에 회로 투입 시 계전기가 오동작할 가능성이 있다.

왜 여자돌입전류가 발생하나?

변압기는 '자성체'에 코일을 감고 코일에 전류를 흘려주게 된다. 그런데 이때 자성체에 전류가 많이 흐르게 되면 자성체는 포화상태가 된다.

여자전류돌입전류 발생 이유

위의 그래프처럼 I(전류) 증가할수록 φ(자속)이 증가하다가 포화되면서 자속이 일정해지는 것을 볼 수 있다. 이 때 그래프에서 기울기(φ/I) = L 이다. 전류가 많이 흐르면 기울기가 거의 0에 근접해지게 된다. L=0이 된다.

I = V/X 이므로 여기에서 X(wL)가 0에 가까워지면서 굉장히 큰 전류 I(여자돌입전류)가 발생하게 되는 것이다.