전자기와 전자기유도 및 전자석응용

목차

<전자기 유도>

-유도 기전력의 크기와 방향

-교류발전기

-직류발전기

-전동기

<자체유도>

<상호유도>

전자기와 전자기유도

-진류전자석

-교류전자석

- B-H곡선

<전자석 응용>

-릴레이

그 외에 릴레이의 응용

본문내용

북극을 지시한다.
-진류전자석
직류 전압은 한 방향으로 흐르는 전류만 생성하므로 그림처럼 고정된 극성을 가진 코일에서 자장을 생성한다.
전압
①
양의
최대값
③
-교류전자석
교류전류는 연속적으로 그 값이 변화한다. 자장의 극성은 전류흐름의 방향에 종속적이므로 자장의 극성은 전류가 변할 때 같이 변할 것이다.
②
④
시간
시간 ① : 교류전압이 양(+)의 최대값까지 상승하게 되면 전류는 회로에 푯기한 것처럼
흐를 것이다. 이것은 위쪽을 남극, 아래쪽을 북극을 가르키는 자장을 만들 것 이다.
시간 ② : 전압이 ① 과 ② 사이에 있다면 전류는 양의 최대값에서 0 으로 감소할 것이다.
이때 자기장은 최대값에서 0으로 감소.
시간 ③ :　전압과 전류가 0에서 음의 최대로 증가하게 되면 전류의 흐름이 자속의 증가이므로 위쪽은 북극, 아래쪽은 남극을 가리키는 자장을 만들 것이다.
시간 ④ : ③ 에서 ④ 까지 회로의 전류는 0까지 감소하고, 자자으은 다시 0이 된다. 시간 ①-④는 계속해서 반복된다.
즉, 1. 직류전류는 고정된 극성을 갖는 일정한 자장을 만든다.(북극-남극)
2. 교류전류는 연속적으로 극성을 변화하는 교류 자장을 만든다.(북극-남극, 남극-북국, 북극-남극...)
- B-H곡선
*B-H곡선은 자속밀도(B) 와 자기력(magnetiziing force; H) 사이의 관계를 나타내는 중요한 곡선이다. 즉 자화 가능한 재료에 자화를 인가하고 나서 자화된 모양을 곡선으로 표현한 것 이다.
전류
자속밀도(B)
자기력(H) ∝ 전류흐름
철 코어가 전자석 안에 놓여지면 자장의 세기는 강해진다.
철코어(자력선방해) < 공기(자력선방해) 자속밀도증가
자화력이 증가될 때 자속밀도 또는 자속의 변화에는 3가지의 명확한 단계가 존재한다.
단계 1 : 자기력의 큰 힘은 미세한 자석들을 정렬하는데 필요하기 때문에 자속밀도는 완만하게 증가
단계 2 : 미세한 자석이 쉽게 정렬될 때 자속밀도는 거의 선형처럼 급속하게 증가한다.
단게 3 : 자석들은 전체적으로 정렬되었고, 더 이상의 자속밀도는 쉽게 얻어질 수 없기 때문에 미세한 자석들은 더 이상 자성을 새로이 얻을 수 없게된다. 이점을 포화점(staturation point)이라 하고, 이 점을 넘으면 전자석은 더 이상 자성을 수용할 수 없게 되고, B-H 곡선은 수평선으로 직선을 유지한다.
스위치가 닫히면 전류는 증가, 자속밀도는 포화점(d)까지 증가
포함점이 넘어도 전류는 흐르나 자속밀도는 더 이상 증가하지 않는다.
회로 스위치가 개방되어 있을 때 철-코어는 자성을 띄지 않는다.
자속밀도(B)와 자기력(H) 사이의 시간차를 히스테리시스(hysteresis)라고 한다. 그리고 다음 그림처럼 교류전류의 한 주기가 끝날 때 완성되는 이 곡선을 히스테리시스 루프 라고한다.
전류는 0이고, 자속밀도는 이점 까지 감소하게 되며, H가 제거 된 후에도 양(+),음(-)의 자속밀도는 남아 있게된다. - 잔류자속
즉, 쉽게 말해서 자화력이 생겼다가 전류를 끊어도 원래상태로 돌아오지 않고 어느정도의 자화력이 남아 있다는 말이다.
전류는 음(-)의 방향으로 증가하게 되며, 자속밀도는 포화가 된 후에도 0까지 감소하게 된다. 항자력(보자력)
음(-)의 최대값이 될 때까지 계속해서 흐른다. 포화점
<전자석 응용>
-릴레이
두 릴레이 모두 기본적으로 X와 Y선에 연결 된 전자석, 전기자로 불리우는 움직이는 철손 및 접점으로 구성되어 있다. 전류가 X선에서 Y선으로 흐를 때 전자석은 전기자를 전자석쪽으로 당기는 자장을 발생시킨다. 이를 전류가 통했다고 한다.
자장발생 열린릴레이 닫힘
닫힌릴레이 열림
코일을 통고하는 전류가 흐르지 않으면 전자석에는 전류가 흐르지 않게 되어 열린 릴레이는 닫히고, 닫힌 릴레이는 열리도록 스프링은 당겨질 것이다. 코일에 전류가 흐르지 않는 상태에서는 일반적으로 열린 릴레이의 접점은 열려 있고, 닫힌 릴레이의 접점은 닫혀 있다.
접점(contact)을 이동시키므로 닫혀 있거나 열려 있는 전기 기계장치이다.
-릴레이의 응용
릴레이는 일반적으로 아래의 2가지 형태로 사용되고 있다.
1개의 마스터스위치에 몇 가지의 원격 조작을 하기위해 접점 스위치가 있다. 마스터 스위치가 닫혀질 때 릴레이는 동작하게 된다.
2가지 장점을 보면,
① 마스터 스위치는 한 번에 3개의 전구를 점등 가능(동작시간을 줄일수 있다)
② 마스터 스위치와 전구를 연결하는 선이 1set만 필요
①
고전압을 회로에 적용하기 위하여 릴레이 접점을 저전압 회로에서 스위치를 이용하여 동작 시킬수 있다는 것이다.
저전압 회로에서 스위치를 활성화 시키면, 접점은 닫히게 되고 더 높은 전압이 모터에 인가된다.
②
그 외에 릴레이의 응용
⑴ 자동차 시동회로
시동 점화 장치가 동작되면 전류는 배터리의 음극에서 릴레이의 전자석을 거쳐 전등선, 점화스위치를 통해 다시 배터리의 양극으로 흐른다. 전자석을 통과하는 전류는 릴레이를 동작시키고 ,접점을 닫는다. 닫혀진 접점은 배터리의 음극에서 대전력케이블을 거쳐 시동모터로 흘러 배터리의 양극으로 흐른다.
시동모터의 출력 샤프트는 엔진을 동작하게하고 이로인해 시동이 걸린다.
⑵ 리드릴레이와 스위치 리드릴레이
⑶ 솔레노이드형 전자석
코어로 구성되기도 하며, 이러한 전자석을
솔레노이드형태의 전자석이라 한다.
그림처럼 밸브를 통한 기체나 액체의 흐름을 차단하거나 개방하는데 사용되는 이동 철심
두 번째 그림처럼 코일에 전류가 흐르면 위쪽이 N극이 되고 철심은 아래쪽이 S극이 되어 잡아당기게 될 것이다. 그러면 기체나 액체를 통과 시키기 위해 밸브를 개방하게 된다.
리드 릴레이와 리드 스위치는 자력으로 동작시킬 수 있으며, 리드 릴레이는 스스로 코일을 동작시킬 수있으나 리드 스위치는 외부에서 자력이 가해져야만 동작한다. 창문에 보안 회로를 보면 쉽게 알수 있다.
만약 창문이 열리면 영구자석은 리드 스위치와 떨어 질 것이고. 리드 스위치의 접점은 개방된다. 개방이되면 릴레이 코일은 더 이상 접점을 통해 흐르지 않게 되므로 릴레이는 동작을 멈추게 된다.
이때 12V 배터리의 음극으로부터 릴레이 접점을 거쳐 사이렌을 거치면 소리가 나게 된다.

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전자기와 전자기유도,   전자기유도,   전자석응용