이상적인 경우, 인덕터는 순수하게 반응성 있는 장치로 작용합니다. 즉, AC 전류에 대한 반대는 전류 변화에 대한 유도 반응에 엄격히 기반하며, 저항성 부품의 경우와 같이 전자 마찰에 기반하지 않습니다.
그러나 인덕터는 반응성 동작에서 그렇게 순수하지 않습니다. 우선, 인덕터는 와이어로 만들어졌고, 모든 와이어는 어느 정도 측정 가능한 양의 저항을 가지고 있다는 것을 알고 있습니다(초전도 와이어가 아닌 한).
이 내장 저항은 코일의 완벽한 인덕턴스와 직렬로 연결된 것처럼 작동합니다.
인덕터 실제 인덕터의 등가 회로입니다.
따라서 실제 인덕터의 임피던스는 항상 저항과 유도 리액턴스의 복잡한 조합이 됩니다.
이 문제를 더욱 복잡하게 만드는 것은 피부 효과 라고 하는 것으로 , AC가 도체 단면의 중앙이 아닌 바깥쪽 영역을 통해 흐르는 경향을 말합니다. 전자가 단일 방향(DC)으로 흐를 때, 도체의 전체 단면적을 사용하여 이동합니다.
반면에 흐름 방향을 전환하는 전자는 도체의 중앙을 통과하는 것을 피하는 경향이 있어 사용 가능한 유효 단면적이 제한됩니다. 주파수가 증가함에 따라 스킨 효과가 더욱 두드러집니다.
또한, AC로 활성화된 인덕터의 교류 자기장은 전자기파의 일부로 우주로 방사될 수 있으며, 특히 AC가 고주파인 경우 더욱 그렇습니다. 이 방사 에너지는 인덕터로 돌아가지 않으므로 회로에서 저항(전력 소모)으로 나타납니다.
인덕터의 와전류
와이어와 방사선의 저항 손실에 더해, 철심 인덕터에서 작용하는 다른 효과들이 리드 사이의 추가 저항으로 나타납니다. 인덕터에 AC가 공급되면 생성되는 교류 자기장은 와전류 라고 알려진 철심 내부에서 순환 전류를 유도하는 경향이 있습니다 .
철심의 이러한 전류는 구리만큼 좋은 도체가 아닌 철이 제공하는 전기 저항을 극복해야 합니다 . 와전류 손실은 주로 철심을 여러 개의 얇은 시트(적층판)로 나누어 각각을 전기 절연 바니시의 얇은 층으로 분리함으로써 상쇄됩니다.
코어의 단면이 전기적으로 절연된 여러 부분으로 나뉘면 해당 단면적 내부에서는 전류가 흐를 수 없고 그로 인해 저항 손실이 전혀 없거나 거의 없습니다.
예상했을 수도 있듯이 금속 인덕터 코어의 와전류 손실은 열의 형태로 나타납니다.
이 효과는 주파수가 높을수록 더 두드러지며 극단적이어서 때로는 제조 공정에서 금속 물체를 가열하는 데 이용되기도 합니다!
사실, 이 "유도 가열" 공정은 종종 고순도 금속 주조 작업에서 사용되는데, 여기서는 금속 원소와 합금을 공기 오염을 피하기 위해 진공 환경에서 가열해야 하며, 따라서 표준 연소 가열 기술은 쓸모가 없습니다.
이는 "비접촉" 기술로, 가열된 물질이 자기장을 생성하는 코일에 닿을 필요가 없습니다.
고주파 서비스에서 와전류는 와이어 자체의 단면 내에서도 발생하여 추가 저항 효과에 기여할 수 있습니다. 이러한 경향을 상쇄하기 위해 리츠 와이어 ( Litzendraht 의 약자 )라고 하는 매우 미세하고 개별적으로 절연된 가닥으로 만든 특수 와이어를 사용할 수 있습니다.
각 가닥을 서로 분리하는 절연체는 와전류가 전선의 전체 단면적을 통해 순환하는 것을 방지합니다.
또한 인덕터의 자기장이 반전될 때마다 극복해야 하는 자기 히스테리시스는 회로에서 저항으로 나타나는 에너지 소모를 구성합니다.
일부 코어 재료(페라이트 등)는 특히 히스테리시스 효과로 악명이 높습니다. 이 효과를 상쇄하는 가장 좋은 방법은 적절한 코어 재료 선택과 각 사이클에서 생성되는 피크 자기장 강도에 대한 제한을 통해 수행하는 것입니다.
전체적으로 실제 인덕터의 스트레이 저항 특성(와이어 저항, 복사 손실, 와전류 및 히스테리시스 손실)은 "유효 저항"이라는 단일 용어로 표현됩니다.
스킨 효과, 복사 손실, 와전류 손실, 히스테리시스 손실을 갖는 실제 인덕터의 등가 회로입니다.
피부 효과와 복사 손실은 코일형 전선과 마찬가지로 AC 회로의 직선형 전선에도 적용된다는 점에 유의할 가치가 있습니다. 일반적으로 이들의 결합 효과는 너무 작아서 알아차릴 수 없지만 무선 주파수에서는 상당히 클 수 있습니다.
예를 들어, 무선 송신기 안테나는 전자기파의 형태로 최대한 많은 에너지를 소산시키는 것을 명확한 목적으로 설계되었습니다.
품질 계수(Q 계수)
인덕터의 유효 저항은 AC 회로 설계자에게 심각한 고려 사항이 될 수 있습니다. 인덕터의 유효 저항의 상대적인 양을 정량화하는 데 도움이 되도록 Q 계수 또는 "품질 계수"라는 또 다른 값이 있으며 다음과 같이 계산됩니다.
기호 "Q"는 전하(쿨롱)와 아무런 관련이 없어서 혼란스러울 수 있습니다. 어떤 이유에서인지, 권력자들은 완전히 다른 양을 나타내기 위해 같은 알파벳을 사용하기로 결정했습니다.
"Q" 값이 높을수록 인덕터가 "더 순수"합니다. 필요한 경우 추가 저항을 추가하는 것이 매우 쉽기 때문에 설계 목적으로는 고Q 인덕터가 저Q 인덕터보다 더 좋습니다. 이상적인 인덕터는 Q가 무한대이고 유효 저항은 0입니다.
유도성 리액턴스(X)는 주파수에 따라 달라지므로 Q도 마찬가지입니다. 그러나 인덕터의 저항 효과(와이어 스킨 효과, 복사 손실, 와전류 및 히스테리시스)도 주파수에 따라 달라지므로 Q는 리액턴스에 비례하여 변하지 않습니다. Q 값이 정확한 의미를 갖기 위해서는 특정 테스트 주파수에서 지정해야 합니다.