인덕터 단점

이상적인 경우 인덕터는 순전히 반응 장치로 작동합니다. 즉, AC 전류에 대한 반대는 엄격하게 전류 변화에 대한 유도 반응을 기반으로 하며 저항 구성 요소의 경우처럼 전자 마찰이 아닙니다.

그러나 인덕터는 반응성 동작이 그다지 순수하지 않습니다. 우선, 와이어로 만들어졌으며 모든 와이어에는 측정 가능한 양의 저항이 있다는 것을 알고 있습니다(초전도 와이어가 아닌 경우).

이 내장 저항은 다음과 같이 코일의 완벽한 인덕턴스와 직렬로 연결된 것처럼 작동합니다.

인덕터 실제 인덕터의 등가 회로입니다.

결과적으로 실제 인덕터의 임피던스는 항상 저항과 유도 리액턴스의 복잡한 조합입니다.

이 문제를 악화시키는 것을 피부 효과라고 합니다. , 이는 도체 단면의 중앙이 아닌 외부 영역을 통해 흐르는 AC의 경향입니다. 전자가 한 방향(DC)으로 흐를 때 도체의 전체 단면적을 사용하여 이동합니다.

반면에 흐름 방향을 전환하는 전자는 도체의 중간을 통한 이동을 피하는 경향이 있어 사용 가능한 유효 단면적을 제한합니다. 주파수가 높을수록 피부 효과가 더 두드러집니다.

또한 AC로 활성화된 인덕터의 교류 자기장은 특히 AC가 고주파수인 경우 전자기파의 일부로 공간으로 방출될 수 있습니다. 이 복사 에너지는 인덕터로 돌아오지 않으므로 회로에서 저항(전력 손실)으로 나타납니다.

인덕터의 와전류

와이어 및 방사선의 저항 손실에 추가하여 철심 인덕터에서 작동하는 다른 효과가 리드 사이에 추가 저항으로 나타납니다. 인덕터에 AC가 공급되면 생성된 교류 자기장은 와전류라고 하는 철심 내에서 순환 전류를 유도하는 경향이 있습니다. .

철심의 이러한 전류는 구리만큼 좋은 도체가 아닌 철이 제공하는 전기 저항을 극복해야 합니다. 와전류 손실은 주로 철심을 여러 개의 얇은 시트(적층)로 분할하여 상쇄되며, 각 시트는 전기 절연 바니시의 얇은 층에 의해 서로 분리됩니다.

코어의 단면이 많은 전기적으로 절연된 섹션으로 분할되면 전류가 해당 단면 영역 내에서 순환할 수 없으며 그 영향으로 인한 저항 손실이 전혀(또는 거의) 없을 것입니다.

예상하셨겠지만 금속 인덕터 코어의 와전류 손실은 열의 형태로 나타납니다.

그 효과는 더 높은 주파수에서 더 두드러지며 너무 극단적이어서 금속 물체를 가열하기 위한 제조 공정에서 때때로 이용됩니다!

사실, 이 "유도 가열" 프로세스는 공기에 의한 오염을 피하기 위해 금속 원소와 합금을 진공 환경에서 가열해야 하는 고순도 금속 주조 작업에서 자주 사용되므로 표준 연소 가열 기술이 쓸모가 없습니다.

자기장을 생성하는 코일을 만질 필요가 없는 가열된 물질인 "비접촉" 기술입니다.

고주파 서비스에서 와전류는 와이어 자체의 단면 내에서도 발생하여 추가 저항 효과에 기여할 수 있습니다. 이러한 경향을 상쇄하기 위해 리츠 와이어라고 하는 매우 가는 개별 절연 가닥으로 만들어진 특수 와이어 (Litzendraht의 줄임말 )를 사용할 수 있습니다.

스트랜드를 서로 분리하는 절연체는 와전류가 전체 와이어 단면적을 순환하는 것을 방지합니다.

또한 인덕터 자기장의 모든 반전과 함께 극복해야 하는 자기 히스테리시스는 회로에서 저항으로 나타나는 에너지 소비를 구성합니다.

일부 코어 재료(예:페라이트)는 특히 히스테리시스 효과로 악명이 높습니다. 이 효과를 상쇄하는 것은 적절한 코어 재료 선택과 각 주기에서 생성되는 최대 자기장 강도에 대한 제한을 통해 가장 잘 수행됩니다.

전체적으로 실제 인덕터의 표유 저항 특성(와이어 저항, 복사 손실, 와전류 및 히스테리시스 손실)은 "유효 저항"이라는 단일 용어로 표현됩니다.

표피 효과, 복사, 와전류 및 히스테리시스 손실이 있는 실제 인덕터의 등가 회로

표피 효과 및 복사 손실은 코일 와이어와 마찬가지로 AC 회로의 직선 길이 와이어에도 적용됩니다. 일반적으로 결합 효과는 너무 작아서 알아차릴 수 없지만 무선 주파수에서는 상당히 클 수 있습니다.

예를 들어, 무선 송신기 안테나는 전자기 복사의 형태로 가장 많은 양의 에너지를 분산시키려는 명시적 목적으로 설계되었습니다.

품질 요소(Q 요소)

인덕터의 유효 저항은 AC 회로 설계자에게 심각한 고려 사항이 될 수 있습니다. 인덕터에서 유효 저항의 상대적인 양을 정량화하는 데 도움이 되도록 Q factor라는 다른 값이 있습니다. , 또는 다음과 같이 계산되는 "품질 요소":

기호 "Q"는 전하(쿨롱)와 아무 관련이 없으므로 혼동을 일으키는 경향이 있습니다. 어떤 이유로 The Powers That Be는 완전히 다른 수량을 나타내기 위해 동일한 알파벳 문자를 사용하기로 결정했습니다.

"Q" 값이 높을수록 인덕터가 "순수"합니다. 필요한 경우 추가 저항을 추가하는 것이 매우 쉽기 때문에 설계 목적으로는 high-Q 인덕터가 low-Q 인덕터보다 낫습니다. 이상적인 인덕터는 Q가 무한대이고 유효 저항이 0입니다.

유도성 리액턴스(X)는 주파수에 따라 변하기 때문에 Q도 변합니다. 그러나 인덕터의 저항 효과(와이어 스킨 효과, 방사 손실, 와전류 및 히스테리시스)도 주파수에 따라 변하기 때문에 Q는 리액턴스에 비례하여 변하지 않습니다. Q 값이 정확한 의미를 갖기 위해서는 특정 테스트 빈도로 지정되어야 합니다.

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