안녕하세요. D.U.T 입니다.
방문해주셔서 감사합니다. ^^
새해가 밝았습니다. 모두 새해 복 많이 받으시길 바랍니다.
이번 포스팅은 회로이론에서 가장 중요한 인덕터, 인덕턴스 기초와 원리입니다.
좋은 자료가 있어 정리하여 공유합니다.
전자공학뿐만 아니라 전기공학에서도 아주 중요한 기초이므로 평생 기억해야 한다고 생각합니다.
그리고 나중에 제품 설계를 하게 된다면 설계 엔지니어에게도 필수적인 기초와 원리입니다.
◆ 인덕터(Inductor) ?
대부분 전공 책이나 이론을 찾아보면 아래처럼 설명이 나와있습니다.
발생된 자속에 의해 도체에 유기되는 역전압 V
패러데이의 법칙, 렌츠의 법칙으로 잘 알려져 있습니다.
설명을 보면 권선수(도체의 개수)가 많을수록 역전압이 높다.
즉, L 값이 크므로 전류를 잘 흐르지 못하게 한다.
코일에 코어를 사용하면, 같은 전류라도 B값이 커진다. 따라서 L값이 커진다라는 설명을 보신 적이 있을 거라고 생각합니다.
저도 처음에 공부할 때에는 도통 무슨 말인지 몰랐습니다. 공식으로만 이해를 했습니다.
저와 비슷하게 느끼시지 않았나요? 아니었다면 인덕터를 제대로 이해하셨다는 겁니다.
인덕터를 제대로 이해하셨기 때문에 아래 글은 더 이상 읽지 않으셔도 됩니다.
아래 내용은 저처럼 인덕터를 정확하게 이해하지 못한 분들 위해 좋은 자료를 정리하여 공유하는 목적이 있습니다. 원본 내용 출처는 마지막 아래에 있습니다.
◆ 인덕터(Inductor), 인덕턴스(Inductance) 기초와 원리!
첫 번째, 도선에 전류를 흐르게 하면 도선 주위에는 자속이 발생하여 회전하는 자기장이 형성됩니다.
이에 해당되는 이론이 모두 알고 계시는 앙페르의 오른나사 법칙입니다.
회로 관점에서 보면 어떤 회로에 전류를 흘리게 되면 반드시 자기장이 만들어진다고 볼 수 있습니다.
전류 → 자기장
Q. 자기장을 아주 강하게 만들려면 어떻게 해야 될까요?
A. 도선을 여러 번 감으면 됩니다.
처음처럼 동일 전류를 전선에 흘려도 도선이 여러 번 감겨있으므로 도선이 직선으로 있을때 보다 자기장은 더 강하게 만들어집니다.
즉, 전류가 흐르는 도선에 자기장을 강하게 만들려면 도선을 여러번 감으면 됩니다. 도선을 여러번 감은 형태는 우리가 알고 있는 코일이며 코일을 인덕터라고 합니다.
코일 → 인덕터
정리해보면 인덕터의 역할을 알 수 있습니다.
인덕터의 역할은 전류를 자기장으로 만들어줍니다. 가장 핵심입니다.
다음은 인덕턴스(Inductance)를 알아보겠습니다.
그림을 보시면 코일이 있습니다. 왼쪽 코일과 오른쪽 코일은 동일 전류가 흐르지만 자기장, 자속은 다릅니다.
다시 복습하면 앞에서 도선에 전류가 흐르면 자기장이 만들어지는 것을 배웠습니다.
양쪽 코일에 같은 전류 1A가 흐르지만 자기장이 다릅니다. 오른쪽 코일이 왼쪽 코일보다 전류를 자기장으로 더욱 많이 만들고 있습니다. 즉, 같은 전류라도 오른쪽 코일이 자기장을 만드는 능력이 훌륭하다고 볼 수 있습니다.
자기장을 유도하는 능력이 뛰어나므로 이것을 유도능력이 아닌 인덕턴스(Inductance)라고 합니다.
인덕턴스(Inductance)의 단위는 헨리[H]입니다.
예) 1 [H] < 5 [H]
유도능력이 클수록 헨리[H] 숫자가 큽니다.
정리하면, 유도능력이 훌륭한 것은 전류를 자기장으로 더 많이 바꿀 수 있다고 볼 수 있습니다. 유도능력이 크다라는 것은 인덕턴스(Inductance)가 크다와 동일합니다.
다음은 인덕터(Inductor)에 직류와 교류를 흘려주면 어떻게 되는지 알아보겠습니다.
직류(DC) 경우를 먼저 알아보겠습니다.
인덕터에 직류 전류가 흐르게 되면 앞에서 배웠듯이 인덕터에 자기장이 만들어집니다.
여기서 자기장의 크기가 변화할까요? 아닙니다. 인덕터에 직류 전류가 일정하게 흐르므로 자기장의 크기는 변화하지 않습니다. 즉, 전류가 흐르게 되면 자기장이 만들어지기만합니다.
그러면 교류(AC)에서는 어떤 현상이 나타날까요?
도선에 전류가 A방향으로 흐르거나 B방향으로 흐르게되면 주기적으로 자기장이 변합니다. 자기장이 변화하게 될 경우, 인덕터 내부에 유도기전력이 발생합니다.
자기장의 변화에 따라 기전력이 만들어집니다. 그러므로 자기장이 계속 변하기 때문에 전류가 흐르는 것을 방해합니다. 렌츠의 법칙에 의해 방해하는 방향으로 유도기전력이 만들어집니다.
정리하면 인덕터에 직류(DC)가 흐르게되면 '유도' 현상만 발생합니다.
하지만 교류(AC)가 흐르게 되면 전기를 방해하는 현상이 나타납니다.
즉, 유도하면서 전기를 방해하기 때문에 이것을 우리는 유도성 리액턴스라고 합니다.
유도성 리액턴스 공식은 2Pi * f * L 입니다. 여기서 f는 주파수, L은 인덕턴스입니다.
공식에 의해 주파수가 크고 인덕턴스가 크면 값이 커지므로 전기를 방해하는 능력이 아주 많이 커지는 것을 알 수 있습니다.
이 부분을 이해하는 것이 중요합니다. 그 이유는 나중에 DC-DC 컨버터를 설계할 경우에 인덕터의 역할을 이해할 때, 많은 도움이 됩니다.
마지막으로 아래 정리 내용은 제가 유튜브를 보고 너무 감동받은 내용을 공유합니다.
어떻게 이렇게 깔끔하고 완벽하게 정리를 할 수 있는지를 느낀 내용입니다.
직류에서 저항만 전기를 방해하고 인덕터는 유도, 캐패시터는 저장하는 능력이 있습니다. 하지만, 교류에서는 동일하게 저항도 전기를 방해하지만 인덕터는 유도성 리액턴스, 캐패시터는 용량성 리액턴스로 전기를 방해합니다. 이것을 합치면 리액턴스라고 하며 저항, 인덕터, 캐패시터를 모두 합치면 임피던스(Z)라고 합니다.
지금까지 인덕터(Inductor), 인덕턴스(Inductance) 기초와 원리를 알아보았습니다.
출처는 유튜브 강의 - 인덕터, 인덕턴스 쉽게 이해하기에서 배운 내용을 정리하였습니다.
많은 도움 되시길 바라며 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
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