코일
이번 장에서는 콘덴서와 전혀 상반된 특성을 가지고 있는 코일에 대하여 알아봅니다.
코일(COIL) 또는 인덕터(INDUCTOR)라고 부릅니다.
기본 단위: H(헨리)
보조 단위: H 의 1/1,000 = mH(밀리헨리), mH 의 1/1,000 = μH(마이크로 헨리)
코일은 인덕터라고도 하며 에나멜선재를 나선형태로 감아놓은 구조입니다.
이 소자는 높은 주파수의 통과를 방해합니다.
이런 현상이 나타나는 원인은 주파수가 높아질수록 저항값(리액턴스)이 비례하여 높아지기 때문에 그렇습니다.
코일이 주파수에 대하여 갖는 저항 리액턴스는
XL= 2πLf로 표현됩니다.
코일은 직류에 대하여는 저항을 갖지 않습니다.
그래도 코일이 갖는 순수 저항성분만큼은 저항으로서 작용을 하게 되는데 이 저항성분을 DCR 이라고 합니다.
코일을 통과한 교류의 위상은 90도 지연됩니다.
이것은 교류가 코일에 인가되었을 때 나타나는 역기전력에 의한 것으로, 콘덴서에 교류가 인가되었을 때 러쉬전류에 의해 위상이 90도 앞서는 것과 비교됩니다.
동작 기조상 콘덴서와는 상반되는 작용을 하며 콘덴서와 조합하여 다양한 회로를 구성합니다.
용량을 증가시키기 위하여 코일의 중심부에 코아를 넣어 만들기도 하는데 저주파용은 규소 강판을 사용한 코아를 주로 사용하며, 고주파용은 페라이트 코아를 사용합니다.
코일에 코아를 사용하면 적은 권선 횟수로도 큰 용량을 얻을 수 있지만, 와류손실에 의한 찌그러짐이 발생합니다.
이런 찌그러짐을 방지하기 위하여 부피가 커지는 것을 감수하고도 공심코일을 사용하는 경우도 있습니다.
오디오에서 주로 대전력을 사용하는 스피커 시스템의 디바이딩 네트워크 회로에서 공심코일이 사용되는 이유입니다.
전선을 코일로 만들기 위하여 반드시 원형이어야 할 필요는 없으며, 사각의 모양으로 제작된 코일도 있습니다.
*. 역기전력
둥글게 감은 코일 속에 자석을 급히, 넣거나 급히, 빼면 전류계의 지침이 크게 흔들립니다.
전압을 인가하지 않았는데도 나타난 이 전력을 기전력이라 하며 코일안의 자석을 빠르게 이동할 때 더욱 크게 나타납니다.
기전력에 극성이 바뀐 것을 역기전력이라 합니다.
역기전력은 순간, 나타났다 사라지며 인가되는 전압의 반대 극성을 갖고 나타납니다. 그 이유로 역(易)기전력이라 합니다.
코일이 교류에 대하여 저항을 갖는 이유는 역기전력 때문입니다.
교류의 플러스측이 코일에 인가되면 코일내부에서는 역기전력이 발생하여 교류의 흐름을 방해하며 소멸되어 갑니다.
그순간, 다시 극성이 바뀌어 마이너스 성분이 인가되면 다시 역기전력이 발생하여 흐름을 방해합니다.
이때 플러스와 마이너스의 교차가 빠를수록 역기전력은 크게 증가하므로 더욱 흐르기 어려워집니다.
이런 이유로 코일은 주파수가 높아질수록 높은 저항성분을 갖게 됩니다.
주파수가 낮아지면 교차되는 극성이 늦어진다는 것을 뜻하므로 역기전력은 작게 나타납니다.
이로서 주파수가 낮아질수록 저항성분이 작아지며, 극성의 변화가 없는 직류에 대하여는 아무런 저항성분을 갖지 못하게 되는 것입니다.
*. 초크 코일, 또는 초크 트랜스라고도 함,
전원회로에 주로 사용되는 초크 코일은 규소 강판의 코아를 사용하여 5~ 10H(헨리) 정도의 용량을 갖게 만듭니다.
이 초크 코일은 60Hz의 교류를 양파 정류하여 나타난 120Hz의 맥류에 대하여 큰 저항을 갖게하여 매끈한 직류를 만들기 위한 용도로 사용됩니다.
10H의 초크 코일이 120Hz 맥류에 대하여 어느 정도의 저항값을 가지고 있는지 알아 봅니다.
코일이 교류에 대하여 갖는 저항 리액턴스는 XL= 2πLf이므로
6.28×10×120= 7,536옴
직류에 대하여는 수 100옴에 불과한 저항값을 갖는 10H의 초크 코일이 120Hz의 맥류에 대하여는 7,536옴의 저항값을 갖게 되어 평활용 콘덴서와 더불어 맥류를 매끈한 직류로 만드는데 효과적인 역할을 하게 됩니다.
**. 트랜스에 대하여는 별도로 다루지 않았습니다. 기술칼럼에 상세히 설명해 놓았기 때문입니다.
기술칼럼 게시판 23번부터 26번까지의 게시물을 참조하여 주십시오.
이상으로 수동소자에 대한 설명을 마치고 다음 장(章)부터는 능동소자인 진공관과 반도체에 대하여 알아 봅니다.
*. 수동소자에 대한 더 깊은 내용이 필요할 수도 있지만, 틈틈이 말씀드릴 기회가 있으므로 부족한 부분은 그때를 기약합니다.
자료 출처: 운영자 직접 작성