개념 한 쪽
와전류(맴돌이전류)는 도체를 지나는 자속이 시간적으로 변할 때 그 변화를 방해하는 방향으로 도체 안 폐회로를 따라 흐르는 유도전류다. 문항은 정의·명칭 고르기, 와전류손의 비례 관계(주파수 제곱!), 성층(적층) 대책 셋으로 갈린다 — 규소강판 「재료 선택」이 히스테리시스손 감소라는 함정 구분까지 하나 남는다.
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출제기준 단원 「와전류」의 공개 문제 7개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 정의·명칭 | 3 | 폐회로 유도전류의 이름 고르기 |
| 성층 대책 | 2 | 규소강판 적층의 목적·방법 |
| 손의 비례 관계 | 1 | f² 비례 등 틀린 설명 찾기 |
| 재료 선택 구분 | 1 | 규소강판 사용 이유(히스테리시스손) |
가장 자주 묻는 것은 정의·명칭입니다.
도체 속을 지나는 자속이 시간적으로 바뀌거나 도체가 자속에 대해 움직여 도체 안의 자속량이 바뀌면, 렌츠의 법칙에 따라 그 변화를 막으려는 방향의 전류가 도체 내부의 임의의 폐회로를 따라 유기된다 — 이것이 와전류(맴돌이전류, eddy current)다. 이름을 묻는 문항의 오답 보기로 변위전류(전속밀도의 시간 변화로 생기는 가상의 전류)·도전전류·대칭전류·과도전류를 섞어 놓는다.
와전류손은 Pe ∝ f²·Bm²·t²·σ 형태다 — 주파수의 제곱, 자속밀도 최댓값의 제곱, 판 두께의 제곱, 도전율에 각각 비례하고 저항에는 반비례한다. 「주파수에 비례한다」는 보기가 틀린 설명으로 출제되는 이유가 여기 있다(제곱이지 1제곱이 아니다).
와전류손을 줄이는 방법은 철심을 얇은 판으로 쪼개는 성층(적층)이다. 규소강판 표면에 절연 피막을 입혀 겹겹이 쌓으면 와전류의 경로가 잘게 끊겨 손실이 줄어든다(손실이 판 두께의 제곱에 비례하므로 얇게 나누는 것이 직접적인 효과를 낸다). 주의할 구분 — 규소를 첨가하는 「재료 선택」 자체는 히스테리시스손을 줄이는 구실이고, 와전류손을 줄이는 것은 성층 구조다. 두 손의 대책을 서로 바꿔 놓은 보기가 함정으로 나온다.
학습목표: 전기자 철심에 실리콘 강판을 펀칭·적층하는 이유와 두께 예시를 설명할 수 있다.
와전류 손실을 감소시키기 위하여 0.35mm 또는 0.5mm의 규소 강판을 부채 모양으로 분할하여 펀칭한 것을 적층하여 조립한다.
NCS 학습모듈 1901050108 동기발전기 설계 · 2-2. 구성 부품 분석
① 정의: 자속 변화를 막는 방향의 폐회로 유도전류 = 와전류. ② 손: f²·Bm²·t²·σ에 비례, 저항에 반비례 — 「주파수에 비례」는 틀린 설명. ③ 대책: 절연 피막 규소강판 성층(와전류손), 규소 첨가 재료 선택(히스테리시스손).
표면을 절연 피막처리 한 규소강판을 성층하는 이유로 옳은 것은?
정답 ④ · 철심을 얇은 강판으로 나누어 서로 절연해 겹치는 성층(적층) 구조는 철심 내부에 유도되는 맴돌이전류(와전류)의 경로를 잘게 끊어 와전류손을 줄이기 위한 것입니다. 오답 소거: 1번 절연성 향상이 목적이 아니라 와전류 억제를 위한 수단일 뿐이고, 2번 히스테리시스손은 규소 함유로 줄이지 성층으로 줄이지 않으며, 3번 자속을 잘 통하게 하려면 오히려 통짜가 유리합니다.
규소 첨가는 히스테리시스손 감소용, 성층과 절연 피막은 와전류손 감소용이다.
와전류(eddy current)손에 대한 설명으로 틀린 것은?
정답 ① · 와전류손(eddy current loss)은 형태로 주파수의 **제곱**, 자속밀도의 제곱, 도전율에 비례하고 저항에는 반비례한다(전류가 저항이 작을수록 크게 흐르므로). 따라서 "주파수에 비례한다"는 실제로는 주파수의 제곱에 비례하는 것이므로 틀린 설명이다.
와전류손은 Pe ∝ σf²Bm²t²로 주파수의 제곱·자속밀도 제곱·도전율에 비례하고 저항에는 반비례한다.
전기기기의 철심(자심)재료로 규소강판을 사용하는 이유는?
정답 ③ · 전기기기 철심에 규소강판을 사용하는 이유는 **히스테리시스손을 줄이기 위해서**이다. 규소(Si)를 첨가하면 자기이력 손실(히스테리시스손)이 감소한다.
규소강판은 히스테리시스손을 줄이는 철심 재료이고, 와전류손은 성층철심이 줄인다.
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