리액턴스(Reactance)에 대해서 알아보자
리액턴스란 직류회로에서는 저항의 성질이 나타나지 않지만, 교류회로에서 주파수에 따라 저항값이 달라지는 것을 말한다. 예를 들면 코일이나 축전기는 교류회로에서 저항의 성질이 나타나는데 이 때 코일에 의한 저항값을 유도 리액턴스, 축전기에 의한 저항값을 용량 리액턴스라 한다. 물론 리액턴스는 저항값이기 때문에 단위는 오옴(Ω)을 사용한다. 리엑터는 철심에 코일을 감아 직렬로 결선한다. 실수 성분은 레지스턴스(resistance, 저항)이고, 허수분은 리액턴스(reactance)라 불리는데, react(반동)을 일반적으로 X라는 기호를 사용한다.
전기회로에 시간에 따라 변하는 전류나 교류 전류를 흘려줄 때 그러한 전류의 흐름을 방해하는 저항의 정도를 나타낸다. 전류가 도체 내에서 한 방향으로 일정하게 흐를 때는 전기저항(electrical resistance)이라 부르는 저항이 생기지만 리액턴스는 생기지 않는다. 그러나 교류전류가 도체 내에 흐르면 저항뿐만 아니라 리액턴스도 생기게 된다. 리액턴스는 스위치를 닫거나 열면서 전류가 안흐르다가 정상상태로 되거나 그 반대로 되는 아주 짧은 순간에도 생겨난다.
차단기 선정에 있어서의 리액턴스
%임피던스는 변압기에 흐르는 전류와 동위상의 저항 강하율과 변압기 권선시의 형태에 의해 구성되는 인덕턴스 성분(권선 인덕턴스 + 누설 인덕턴스)에 의해 결정되어지는 리액턴스분에 의한 강하율과의 벡터적 합에 의해 발생한다. 따라서 권선의 Turn 수, 권선 형태에 의한 누설 자계의 조정에 의해 %임피던스가 나타나게 된다.
또한 %임피던스는 변압기 정격용량에 대한 정격 전류가 흐를시 최대 %임피던스치(명판기재 %임피던스)가 나타나며, 그 이하의 용량 사용시에는 저항손과 리액턴스(인덕턴스)의 감소로 인해 %임피던스 성분은 변압기의 설계ㆍ제작시에 결정되어지는 효율 및 전압변동율, 온도상승, 단락기계력에 관련되며, 설치 후 변압기 운전시에는 병렬운전의 적부판정, 단락전류에 의한 차단기의 선정등에 관여하게 된다.
차단기의 선정은 전체적인 수, 배전 시스템에 관여하며, 주 차단기의 경우 부하가 많을 경우에 합성 임피던스가 적을수록 차단기의 용량은 커지게 된다. 그러므로 일반적인 경우 각각의 부하에 대한 %임피던스를 제한함으로 차단기의 용량을 선정하여 전체적인 수, 배전 시스템을 구성하게 된다.
동일한 방법으로 단일, 수, 배전 계통의 경우라도 차단기 용량은 변압기와 2차 부하의 합성 임피던스의 합에 의한 용량 선정이 이루어지므로 초기에 수, 배전 시스템 설계시 %임피던스와 큰 차이가 나지 않는 한 전체적인 수, 배전 계통에 영향을 미치는 경우는 미미하게 된다.
리액턴스에는 그 사용 용도에 따라 분류에 무수하게 나뉘여 질 수 있다. 직렬리액터, 병렬리액터, 유도리액터, 전원부리액터, 수동형리액터, 릭케이지리액턴스, 소호리액터, 분로리액터, 회생리액터, 인바타리액터 등등 그렇지만 그 방식은 유도성과 용량성 두 가지이다.
유도성리액턴스
전류가 흐르는 전선이나 코일 주위에 생기는 자기장과 관련이 있다. 인덕터(inductor)에 교류 전류가 흐르면 시간에 따라 변하는 자기장이 생기며 이 자기장은 회로에 흐르는 전류와 회로 양단에 걸리는 전압(전위차)에 영향을 끼친다. 인덕터는 근본적으로 전류의 변화를 감소시키고, 전압의 변화에 비해 전류의 변화가 다소 지연된다. 회로의 구동 전압이 감소하기 시작해도 전류는 계속 증가하여 구동 전압의 극성이 바뀌는 순간 전류는 최대치에 도달하며, 구동 전압의 극성이 바뀌는 순간 전류는 최대치에 도달하며, 전압이 반대 극성으로 최대치가 되면 전류는 0이 되고 구동 전압이 다시 감소하기 시작해도 전류는 계속 증가하여 구동 전압의 극성이 바뀌는 순간 전류는 최대치에 도달하며, 전압이 반대 극성으로 최대치가 되면 전류는 0이 되고 구동 전압이 다시 감소하기 시작하면 전류는 반대 방향으로 다시 증가하기 시작한다. 이와 같이 전류의 변화를 막는 정도를 나타내는 유도성 리액턴스는 교류의 주파수 f와 인덕턴스 L로 표시하며 인덕터의 특성에 비례한다. 그러므로 유도성 리액턴스 XL은 전류의 주파수와 도체의 인덕턴스를 곱한 값에 2π를 다시 곱한 값으로 XL=2πfL 이때 단위는 옴(Ω)이다. 여기서 주파수의 단위는 헤르츠(Hz)이고 인덕턴스의 단위는 헨리(H)이다.
용량성 리액턴스
전기장의 변화와 관계가 있는 것으로 절연물을 매개로 하는 2장의 분리된 도체판에서 생긴다. 도체판으로 이렇게 구성된 축전기는 근본적으로 두 도체판 사이에 걸리는 전압, 혹은 전위차가 변화할 때 그것을 막는 경향을 가진다. 그러므로 축전기가 전기회로로 내에 있으면 교류 전압이 교류 전류에 비해 지연되는 결과를 초래한다. 즉 인덕터와 반대의 결과를 나타낸다. 이와 같이 막는 정도를 나타내는 용량성 리액턴스는 수식에서 보면 용량성 리액턴스 XC는 전류의 주파수와 전기용량 값의 곱에 2π를 곱한 다음 다음 역수를 취한 것이다. 즉 XC=1/(2πfC)이고 단위는 Ω이다.(전기용량의 단위는 패럿(F)이다.) 결국 유도성 리액턴스 XL은 전압에 비해 전류가 지연되게 하고 용량성 리액턴스 XC는 전류에 비해 전압이 지연되게 하므로 전체 리액턴스 X는 두 리액턴스의 차이, 즉 XL-XC가 된다. 이러한 리액턴스의 역수 1/X을 서셉턴스(susceptance)라고 하며 mho : ohm의 철자를 거꾸로 쓴 것으로 기호는 Ω의 역수 단위로 표시한다.