전자유도 현상

전기기사 필기 2015년 1회 18번

와전류손은 주파수의 제곱($f^2$)에 비례합니다. 따라서 주파수가 높아질수록 와전류에 의한 에너지 손실은 급격히 증가합니다.

Q문제

와전류와 관련된 설명으로 틀린 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

단위 체적당 와류손의 단위는

W / m^{3}

이다.

와류손(와전류손)은 단위 체적당 발생하는 전력 손실을 의미하므로

W / m^{3}

단위를 사용하는 것이 옳습니다.

와전류는 교번자속의 주파수와 최대자속밀도에 비례한다.

와전류손(Eddy Current Loss)은 주파수와 최대자속밀도의 제곱에 비례하므로 해당 설명은 틀린 내용입니다.

•

Step 1: 와전류손의 공식을 검토합니다. 단위 체적당 와전류손

P_{e}

는

P_{e} = k (t f B_{m})^{2} [W / m^{3}]

로 정의됩니다. 여기서

k

는 재료 상수,

t

는 철심의 두께,

f

는 주파수,

B_{m}

은 최대 자속 밀도입니다.

•

Step 2: 공식에서 알 수 있듯이 와전류손은 주파수(

f

)의 제곱과 최대 자속 밀도(

B_{m}

)의 제곱에 각각 비례하는 특성을 가집니다.

•

Step 3: 따라서 단순히 주파수와 최대 자속 밀도에 비례한다는 설명은 물리적 관계를 정확히 표현하지 못했으므로 오답이 됩니다.

와전류손은 히스테리시스손과 함께 철손이다.

철손(Iron Loss)은 변압기나 전동기의 철심에서 발생하는 손실로, 히스테리시스손과 와전류손의 합으로 구성됩니다.

와전류손을 감소시키기 위하여 성층철심을 사용한다.

철심을 얇은 판 형태로 절연하여 쌓는 성층 철심은 와전류의 통로를 제한하고 저항을 높여 손실을 줄이는 표준적인 방법입니다.

와전류가 발생하는 근본적인 원인은 무엇인가요?

도체 내부를 통과하는 자속이 시간에 따라 변화할 때, 패러데이의 전자유도 법칙에 의해 도체 내부에 기전력이 유도되어 소용돌이 형태의 전류가 흐르게 됩니다.

성층 철심을 사용하면 왜 와전류손이 감소하나요?

철심을 얇게 쪼개어 절연하면 와전류가 흐를 수 있는 단면적이 작아지고 전류 경로의 저항이 증가하여, 결과적으로 발생하는 와전류의 크기가 억제되기 때문입니다.

와전류손과 주파수의 관계는 어떻게 되나요?

와전류손은 주파수의 제곱(

f^{2}

)에 비례합니다. 따라서 주파수가 높아질수록 와전류에 의한 에너지 손실은 급격히 증가합니다.