개념 한 쪽
공조냉동기계기사 저전압 및 고전압측정 — 배율기·분류기·절연저항계
이 세트는 전압·전류·저항을 재는 계측기의 쓰임과 측정 범위를 넓히는 방법을 다룬다. 전압계와 직렬로 넣는 배율기, 전류계와 병렬로 넣는 분류기, 측정 범위가 넓은 회로시험기, 축전지 내부저항처럼 작은 저항을 재는 브리지, 누전을 확인하는 절연저항계가 중심이다.
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뜻
전압계의 측정 범위를 넓히려면 전압계와 직렬로 배율기를 넣는다. 전압이 저항에 비례해 나뉘는 성질을 이용한다. 최대 100V, 내부저항 5000Ω인 전압계로 150V를 재려면 5000×(150-100)÷100으로 2500Ω의 배율기를 넣는다. 배율기에는 50V가 걸리고 전압계에는 100V가 걸린다.
이미 배율기가 붙은 회로에서는 먼저 전류를 구한다. 내부저항 25kΩ인 전압계가 100V를 가리키면 전류는 100÷25,000으로 4mA다. 이 전류가 50kΩ 배율기에도 흐르므로 배율기 전압은 4mA×50kΩ=200V이고, 전체 전압은 100+200=300V다.
전류계의 측정 범위를 넓히려면 전류계와 병렬로 분류기를 넣는다. 전류가 저항에 반비례해 나뉘기 때문이다. 내부저항 2Ω인 전류계에 0.4Ω 분류기를 붙이면 배율은 1+2÷0.4로 6배다.
배율기는 전압계와 직렬, 분류기는 전류계와 병렬이라는 점을 뒤집으면 안 된다. 배율기는 높은 저항으로 전압을 나누어 받고, 분류기는 낮은 저항으로 전류를 나누어 받는다.
회로시험기는 직류 전압·전류, 교류 전압, 저항을 두루 잴 수 있는 다기능 계측기다. 검전기는 충전 여부를 확인하고, 검상기는 상을 확인하며, 메거는 절연저항을 잰다.
축전지의 내부저항처럼 아주 작은 저항은 코올라우시 브리지로 잰다. 작은 저항을 정확히 재는 데 쓰는 브리지다. 보통 크기의 저항은 휘이트스톤 브리지로 잰다. 전로의 누전 여부는 절연저항의 저하로 판단하므로 메거로 절연저항을 재어 확인한다.
전력은 전압과 전류의 곱, 또는 전류의 제곱과 저항의 곱으로 구한다. 110V, 12A이면 1.32kW이고, 5A가 100Ω에 흐르면 5²×100으로 2500W다.
예제
출제 패턴은 네 가지다. ① 배율기 — R=RV(Vm-Vv)÷Vv로 2500Ω이고, 25kΩ 계기에 50kΩ을 직렬로 붙여 100V를 가리키면 전체는 300V다. ② 분류기 — m=1+r÷R로 2Ω과 0.4Ω이면 6배다. ③ 계측기 용도 — 회로시험기는 다기능, 메거는 절연저항과 누전 확인, 코올라우시 브리지는 저저항 측정이다. ④ 전력 — P=VI로 1.32kW, P=I²R로 2500W다.
자주 묻는 물음
- 배율기와 분류기는 어떻게 연결하나요?
- 배율기는 전압계와 직렬로 넣어 전압을 나누어 받고, 분류기는 전류계와 병렬로 넣어 전류를 나누어 받는다. 배율기 저항은 RV(Vm-Vv)÷Vv이며, 100V 계기로 150V를 재려면 5000Ω에 50÷100을 곱한 2500Ω을 쓴다.
- 분류기를 붙이면 측정 범위가 몇 배가 되나요?
- 배율은 1+(전류계 내부저항÷분류기 저항)이다. 내부저항 2Ω인 전류계에 0.4Ω 분류기를 병렬로 붙이면 1+2÷0.4로 6배가 된다.
- 작은 저항과 누전은 어떤 계측기로 확인하나요?
- 축전지 내부저항처럼 작은 저항은 코올라우시 브리지로 잰다. 보통 저항은 휘이트스톤 브리지를 쓴다. 누전은 절연저항 저하로 생기므로 메거로 절연저항을 재어 확인한다.
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