변압기의 손실, 효율, 온도상승 및 정격

전기기사 필기 2017년 2회 53번

Q문제

와전류 손실을 패러데이 법칙으로 설명한 과정 중 틀린 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

와전류가 철심으로 흘러 발열

와전류가 도체 내부의 저항을 통과하며 줄 열(Joule heat)을 발생시키는 것은 물리적으로 타당한 설명입니다.

유기전압 발생으로 철심에 와전류가 흐름

패러데이 법칙에 의해 유도된 기전력이 폐회로를 형성하는 철심 내부에 전류를 흐르게 하는 것은 전자기 유도의 기본 원리입니다.

시변 자속으로 강자성체 철심에 유기전압 발생

시간에 따라 변화하는 자속이 도체에 쇄교할 때 기전력이 유도된다는 것은 패러데이 법칙의 핵심 정의입니다.

와전류 에너지 손실량은 전류 경로 크기에 반비례

와전류 손실은 전류 경로의 크기인 철심 두께의 제곱에 비례하므로 반비례한다는 설명은 틀린 내용입니다.

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Step 1: 패러데이 전자기 유도 법칙에 의해 시간에 따라 변화하는 자속은 철심 내부에 유기기전력(

e = - N \frac{d ϕ}{d t}

)을 발생시킵니다.

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Step 2: 발생한 유기기전력에 의해 철심 내부에는 소용돌이 형태의 와전류가 흐르게 되며, 이는 철심의 저항 성분과 만나 열 손실을 일으킵니다.

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Step 3: 와전류 손실(

P_{e}

)의 실험식은

P_{e} = k (t f B_{m})^{2}

으로 정의됩니다. 여기서

t

는 철심의 두께,

f

는 주파수,

B_{m}

은 최대 자속밀도입니다.

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Step 4: 공식에 따라 와전류 손실은 철심 두께(전류 경로의 크기)의 제곱에 비례하므로, 반비례한다는 4번 선지는 잘못된 설명입니다.

와전류 손실을 줄이기 위한 실제적인 방법은 무엇인가요?

철심을 얇은 강판으로 겹쳐서 만드는 성층 철심을 사용합니다. 이는 전류의 경로를 물리적으로 차단하여 와전류의 크기를 억제하는 효과가 있습니다.

와전류 손실은 주파수와 어떤 관계가 있나요?

와전류 손실은 주파수의 제곱에 비례하여 증가합니다. 따라서 고주파 기기일수록 와전류에 의한 발열 문제가 더 심각하게 발생합니다.