와전류 손실의 이해

1. 와전류 손실(Eddy Current Loss)

자성 물질이 교류에 의해 생성된 자기장 아래에 있을 때, 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 코어 물질에 emf가 유도됩니다. 자성 물질은 전기 전도성을 가지며 물질의 유도 emf로 인해 자성 물질에 전류가 흐릅니다. 전류는 재료 내에서 순환합니다. 그리고 유도 EMF에 의해 발생하는 순환 전류를 와전류라고 합니다. 자성 물질의 와전류로 인한 열 손실을 와전류 손실이라고 합니다.

 

 

 

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유도 EMF에 의해 발생하는 순환 전류는 와전류입니다. 와전류로 인한 열 손실은 와전류 손실입니다.

자성 재료의 다른 손실은 히스테리시스 손실입니다. 와전류와 히스테리시스 손실의 결합을 철 손실, 자기 손실 및 일정 손실이라고 합니다.

 

와전류 흐름 메커니즘은 위 그림과 같습니다. 교류가 코일을 통해 흐를 때, 그것은 자성 물질에 자속을 설정합니다. 플럭스는 또한 코어 재료에 연결되어 코어의 다양한 지점에서 EMF를 유도합니다. 전위차는 코어에서 폐쇄 루프 순환 전류를 유발합니다. 순환 전류를 와전류(Eddy Current)라고 합니다. 

 

 

 

 

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와전류의 크기는 다음에 따라 다릅니다.

• 전류 경로의 저항
• 공급원의 빈도
• 플럭스 밀도의 크기
• 라미네이션의 두께

 

와전류 손실은 다음에 비례합니다.

• 와전류의 제곱(I2)
• 코어의 저항 (R)

와전류 손실(We) = K x I2 R     (여기서 K는 와전류 상수)

 

위에서 보면 전류가 높을수록 손실이 높다는 것이 분명합니다. 솔리드 코어는 단면적이 더 크므로 저항이 낮습니다. 옴의 법칙에 따르면 저항이 낮을수록 회로에 더 높은 전류가 발생합니다.

 

I = V/R

 

결과적으로 전류(I)의 크기는 매우 높을 것입니다. 전류가 높을수록 와전류 손실(I2R loss)이 커집니다.

 

 

 

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2. 와전류 손실을 줄이는 방법

전류를 줄임으로써 와전류 손실을 줄일 수 있습니다. 전류는 코어 저항이 증가함에 따라 감소합니다. 코어 저항을 다음과 같이 줄일 수 있습니다.

• 코어에 얇은 라미네이트 시트를 사용
• 코어 재료에 고저항 규소강 사용

코어는 얇은 라미네이트 시트로 만들어집니다. 시트의 적층은 인접한 두 시트 사이에 전기 절연을 제공합니다. 얇은 시트는 단면적이 더 작기 때문에(R = ρL/A) 저항이 더 큽니다. 큰 저항은 와전류의 경로를 방해합니다. 따라서 전류와 손실의 크기가 줄어 듭니다.

 

전류와 손실을 줄이는 또 다른 방법은 CRGO(Cold Rolled Grain Oriented ) 스틸 코어를 사용하는 것입니다. CRGO 스틸 코어는 전기 저항이 높기 때문에 손실이 줄어 듭니다.

 

 

 

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3. 와전류 손실에 대한 수학적 표현

아래에 주어진 수학 방정식으로 손실을 계산할 수 있습니다.