과도현상 (Transient phenomena)

과도현상 (Transient phenomena)

서론

과도현상은 전기 회로에서 흔히 발생하는 현상으로, 회로의 상태가 변화할 때 나타나는 일시적인 전기적 반응입니다. 이는 일반적으로 회로에 갑작스러운 변화가 발생할 때, 예를 들어 스위치의 작동이나 외부 전압 변화 시, 전류 및 전압이 안정된 상태에 도달하기까지 겪는 과도적인 변화를 의미합니다.

과도현상 설명

이때 흐르는 전류 I는 다음과 같다:

i = (E - e) / R = (E - L(Δi/Δt)) / R

따라서 직류회로일지라도 즉시 E/R의 전류가 흐르는 일은 없다. Δi/Δt의 전류변화가 차츰 작아짐에 따라 I는 증가하고 Δi/Δt = 0이 되어 비로소 I = E/R의 전류가 된다.

 

과도전류

이와 같은 스위치를 넣거나 또는 여는 상태에 따라 회로의 상태가 변화하였을 때 전류가 일정치로 되기까지의 과도적인 현상을 과도현상이라 하며, 이때 흐르는 전류를 과도전류라 한다. 아래 그림(b)의 i는 다음과 같다

i = (E / R)(1 - e^{-t( L/R)}) = (E / R)(1 - e^{-t / T})

 

L/R = T[sec]를 시정수(time constant)라고 한다.

시정수는 값이 클수록 과도현상이 오래 지속되는 것을 의미한다.

 

전류의 변화

그림(a)에서 i = E/R이 일정할 때 LR을 단락하면 i'는 점선과 같은 전류가 흐른다:

i' = (E / R)(1 - e^{-t / T})

 

결론

과도현상은 전기회로의 설계와 분석에서 중요한 요소로, 회로의 안전성과 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 현상을 이해하고 적절히 제어하는 것은 전기 시스템의 효율성과 신뢰성을 높이는 데 필수적입니다. 이를 통해 전력 손실을 최소화하고, 장비의 보호와 수명을 연장할 수 있습니다.