자기 회로 - B-H 관계(자개) 분석

표지

• 에너지 변환 강의
• BH 관계

머리말

환영합니다! 에너지 변환 강의로 돌아오신 여러분들을 위해 이번 강의에서는 자기 회로 분석과 설계에서 중요한 BH 관계에 대해 리뷰하고 논의하겠습니다. BH 관계는 자기장 강도 H가 어떤 매체에서 어디에서든지 자기장 밀도 B를 생성한다는 것을 나타냅니다. 이러한 두 가지 자기장 변수는 다음과 같은 관계를 가지고 있습니다: B는 mu에 H를 곱한 값과 같으며, 단위는 웨버/제곱미터입니다. 여기서 mu는 mu naught에 mu r을 곱한 값으로서 매체의 특성을 나타내는 것입니다. 투자율은 또한 자기장에 대한 물질의 영향력을 의미합니다. 즉, 물질이 높은 투자율을 갖는다면 자기장에 대한 저항력이 적다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 투자율이 높다면 저항력이 낮다고 생각할 수 있습니다. 이 저항은 자기장의 흐름에 대한 저항으로 생각할 수 있습니다.

자기장 강도 H와 자기장 밀도 B의 관계

자기장 강도 H는 자기장의 격렬화로도 불리며, mu에 H를 곱한 값이 자기장 밀도 B와 같습니다. 이러한 BH 관계는 자기회로 분석 및 설계에서 중요한 개념입니다. 다음은 자기장 강도 H와 자기장 밀도 B의 관계에 대한 상세 설명입니다.

1. Non-magnetic Material의 경우

비자성 물질인 공기, 알루미늄, 플라스틱, 목재 및 구리와 같은 경우에는 상대 투자율인 mu r이 일치하며, 따라서 mu는 mu naught와 같습니다. 이 경우 자기장 밀도 B는 mu naught에 H를 곱한 값과 같습니다.

2. Magnetic Material의 경우

철, 코발트, 니켈, 강철 및 페라이트와 같은 자성 물질의 경우 상대 투자율인 mu r은 몇 백에서 몇 천까지 다양하게 변화합니다. 따라서 자기장 밀도 B는 mu naught와 mu r을 H에 곱한 값과 같습니다.

BH 관계의 형태

자기장 강도 H가 증가함에 따라 자기장 밀도 B도 증가합니다. 이 관계를 그래프로 나타내면 자기화 곡선이라고 합니다. 낮은 자기장 강도 H 영역에서는 자기장 밀도 B가 선형적으로 증가하지만, 높은 자기장 강도 H에서는 자기장 밀도 B의 변화가 비선형적입니다. 이는 자기 물질이 높은 자기장 강도 H에서 포화되는 효과를 나타냅니다.

주목해야 할 사항

• 자기장 강도 H를 증가시키면 자기장 밀도 B도 선형적으로 증가합니다.
• 자기 재료의 포화 영역은 높은 자기장 강도 H에서 나타나며, 이때 자기장 밀도 B는 비선형적으로 증가합니다.
• 자기회로나 트랜스포머 등 회전하는 전기 기계를 설계할 때, 자기화 곡선의 선형 영역이나 그 영역을 약간 벗어나도록 운영점을 설정하여 불필요한 손실을 피하고 높은 효율을 유지해야 합니다.

이 강의를 마치며 다음 강의에서 계속 진행하겠습니다. 감사합니다!