단락전류에서 직류분이 생기는 이유

단락전류에서 직류분이 왜 생기는 겁니까? 라고 물으시던 것과 맥락을 같이하는 질문같네요^^

 

우리는 회로에 직류전원을 인가시 과도현상이 반드시 나타나는 것을 잘 알고 있습니다. 이 때 시정수가 있어 이에 따라 과도현상이 빨리 사라지기도 하고 늦게까지 지속되기도 합니다. R/X ratio의 물리적인 의미는 바로 이러한 과도현상에서의 시정수와 밀접한 관계가 있다고 판단됩니다.(제 생각입니다)

 

그런데 회로에 교류전원을 인가하는 경우 직류전원 인가시 꼭 나타나던 과도현상이 회로의 임피던스와 전압의 투입위상에 따라 나타나지 않을 수도 있다는 것입니다.

(회로이론 기사문제집 과도현상 맨 뒷부분에 예제가 몇 개 나와 있습니다.)

즉 전압 투입 위상을 잘 맞춘다면 I = YV로 결정되는 정상전류만 흐른다는 것이지요. 그런데 손이 떨려서 투입 위상을 맞추지 못했을 경우 정상전류에 직류분이 합쳐진 과도전류가 흐르게 됩니다. 여기서 단락전류나 돌입전류의 경우 회로정수가 R-L이 대부분이기 때문에 과도현상 중에 진동 없이 지수함수적으로만 감쇄하는 직류분으로 나타나게 됩니다. 지수함수의 크기 또한 회로정수에 의해 정해지겠죠.

직감적으로 볼 때, 전원이 투입되는 순간(t=0+)에는 교류 전원이라도 회로에서 보기에는 직류아닙니까?

 

같은 교류 과도현상이지만, 변압기의 단락전류는 전기회로에서 발생하는 문제로서 변압기의 임피던스와 단락순간의 전압위상에 따라 단락전류의 크기가 결정됩니다.

그리고 돌입전류는 자기회로에서 발생하는 문제로서 스위치 투입시 자속의 변화가 변압기 철심의 잔류자속과 스위치 투입시 가해진 전압의 위상에 따라 자속의 크기가 결정되는 것이 단락전류의 파형과 똑같습니다.

결국 열시미님과 땡추님이 돌입전류의 핵심(잔류자속, 전압위상)을 한가지씩 말씀해 주셨고 두 분이 맞는 말씀이라고 생각됩니다.

 

전기회로에서 단락전류에 직류분이 있었듯이 자기회로에서도 스위치 투입시 자속에 직류분이 존재하여 단락전류의 파형과 똑같은 모양의 과도자속이 발생합니다. 그러니 비대칭자속이라는 말이 나올 수 있고 비대칭자속에 의해 편측방향의 돌입전류라는 표현을 열시미님이 사용한 것 같습니다.

 

단락전류와 돌입전류의 차이점에서 과도현상 중 단락시의 회로조건이 좀 더 가혹하다는 것 외에 다른 점을 발견하지 못하겠습니다. 변압기 단락시에는 임피던스가 무부하 투입시 보다 크고(돌입전류) 정상 운전시 보다 훨씬 크기 때문에(정상전류) 그만큼 비례해서 커지는 것일 뿐이라고 생각됩니다.

R-L 회로의 결과식의 전압과 전류특성은

i = E/R (1-e[EXP - Rt/L]  결과식이 나옵니다.. 

t=ㅇ(초기치) 가정하여 식에 대입하면  R X t = 0  될것이고 ==> e^0 식이 나옵니다  지수의 모든수는 영승 ==> 1이죠(e^0=1)

따라서

i = E/R (1-1)

i = E/R X (0)

i = 0 식이 나옵니다... <==이것이 무슨뜻인지 잘 이해 하여야 합니다..

 

인덕턴스 회로에서  스위치 투입순간  그림(R-L회로)과 같이 전류는 흐르지 않는 다는 이야기 입니다..

==> 즉 개방상태 와 같다는 것이죠..

 

그렇다면 콘덴서 만의 회로는 인덕턴스 와 쌍대성 회로임으로  스위치를 넣는 순간 전류는 매우큰 단락전류가 흐른다는 의미가 됩니다..

이것을 최종식 돌출하면,

R-C만의 회로전류

i = E/R 식에서  스위치 투입순간 그림 R(부하)만큼 돌입전류가 유입 된다는 것입니다..

==> 즉 단락회로 작용이된다는 것이죠...