출제기준 단원 「저저항, 중저항, 고저항, 특수저항 측정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
묻는 꼴
문제 수
무엇을 묻나
저저항 측정 원리 판단
1
4단자 방식이 접촉저항 영향을 배제하는 원리를 묻는다
계기 기계적 고장 원인 판별
1
지시전기계기 영점 이탈의 기계적 원인과 관련 요인을 가린다
동작 중 전류 측정 계기 선택
1
동작 중인 회로의 교류 전류를 비접촉 방식으로 측정할 수 있는 계기를 고른다
뜻
저저항을 정확하게 측정하려면 측정 회로의 불필요한 저항 성분을 배제하는 것을 핵심으로 한다. 4단자 방식(4선식, 캘빈 더블 브리지 등)은 전류를 흘리는 단자와 전압을 측정하는 단자를 분리하여 리드선과 접촉 저항의 영향을 제거하므로 저저항 정밀 측정에 적합하다고 말한다.
매우 작은 저항값, 예를 들어 축전지의 내부저항처럼 극소 저항을 측정할 때는 콜라우시 브리지와 같이 4선식 원리를 적용한 전용 브리지를 사용한다고 기억한다. 일반적인 휘트스톤 브리지는 중저항 측정에 적합하다고 보고, 맥스웰 또는 헤비사이드와 같은 다른 브리지는 인덕턴스나 그 직렬 저항 등 다른 물리량 측정에 특화된다는 점을 구분한다.
전류 측정 계기 선택에서는 사용 상황을 고려한다. 기동 중인 전동기와 같이 회로를 끊을 수 없거나 위험한 상황에서는 도선을 절단하지 않고 집게로 감싸 비접촉 방식으로 측정하는 클램프 미터를 사용한다는 원칙으로 한다. 반대로 절연저항계나 어스 테스터는 전원 차단 상태에서의 저항 측정용이므로 동작 중 전류 측정용으로 부적절하다고 판단한다.
지시전기계기의 영점 이탈과 같은 고장 현상은 기계적 요인과 전기적 요인을 구분하여 판단한다. 장시간 대전류가 흐를 때 반동 스프링의 금속 피로로 인한 영구 변형이 발생하면 지침이 0으로 돌아오지 못하는 영점 이탈이 발생한다고 유의한다.
계측기 선정 시에는 신뢰도, 정확도, 신속도 등 성능 관련 요소를 우선 고려한다고 하고 외형적 미려도는 고려 사항에서 제외한다는 원칙을 지킨다.
예제
저항 분류기(shunt) 계산 원리는 전류계에 병렬로 연결되는 분류기 저항 Rs를 이용하여 전류를 분류한다고 설명한다. 분류기 저항은 전류계에 흐르는 전류 Ig와 전류계 내부저항 Rg, 측정하려는 전체 전류 I를 이용하여 Rs = (Ig * Rg) / (I - Ig) 공식으로 구한다고 한다.
예시 계산은 자료에 제시된 해석을 따른다고 한다. 전류계 내부저항 Rg = 90Ω, 전류계 최대지시 Ig = 100mA로 해석하고 전체 측정전류를 I = 1A로 보고 계산하면 Rs = (0.1 A * 90 Ω) / (1.0 A - 0.1 A) = 9 / 0.9 = 10 Ω이 된다고 한다. 단, 문제 지문에 단위 혼동이 있을 수 있으므로 단위를 확인하고 전류계 전압강하(V = Ig * Rg)를 기준으로 역산하는 방식을 적용하여 일관성을 확인한다고 한다.
브리지 선택 예시는 원리 중심으로 처리한다고 한다. 인덕턴스와 그 직렬 저항을 측정할 때는 헤비사이드 브리지를 선택하고, 중저항 측정에는 휘트스톤 브리지를, 극소 저항 측정에는 콜라우시 브리지를 사용하는 원리를 적용하여 계기를 고른다고 한다.
대표 기출 3문항
캘빈 더블 브리지로 저저항을 측정할 수있는 이유로서 알맞은 것은?
단자의 접촉 저항이나 리드선의 저항을 무시할 수 있으므로
검류기의 감도가 매우 양호하므로
저저항과 비교될 수 있으므로
표준 저항과 비교될 수 있으므로
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 캘빈 더블 브리지가 저저항 측정에 적합한 이유를 묻고 있다. 캘빈 방식은 4단자 측정으로 전류 경로와 전압 측정 경로를 분리하여 리드선과 접촉 저항의 영향을 제거하므로 단말 접촉저항을 무시할 수 있어 저저항을 정확히 측정할 수 있다.
캘빈 더블 브리지는 4단자 측정 방식으로 접촉 저항과 리드선 저항 영향을 제거한다.
다음 중 지시전기계기에 장시간 전류를 흘린 후 전류를 끊어도 지침이 0 으로 되돌아오지 못하는 이유로 가장 알맞은 것은?
외부자계영향
자기 가열
스프링 피로도
정전계의 영향
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 지시전기계기에서 장시간 전류를 흘린 후에도 지침이 0으로 돌아오지 않는 원인을 묻고 있다. 장시간 대전류는 반동 스프링에 영구 변형을 일으켜 스프링 피로로 영점이탈을 발생시키는 것이 주된 원인이다.
장시간 대전류 흐름으로 인한 스프링의 금속 피로 현상이 영구 변형 및 영점 이탈을 유발한다.
전압을 인가하여 전동기가 동작하고 있는 동안에 교류전류를 측정할 수 있는 계기는?
훅 온 미터(클램프 메타)
회로시험기
절연저항계
어스 테스터
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 동작 중인 전동기 회로의 교류전류를 측정할 수 있는 계기를 묻고 있다. 전원이 인가된 상태에서 도선을 절단하지 않고 전류를 비접촉 방식으로 측정하는 계기는 클램프형 전류계(훅 온 미터)로, 도선 주위의 자기장을 이용해 실시간으로 교류 전류를 측정한다.
클램프 미터는 전류가 흐르는 도선을 집어넣어 비접촉 방식으로 교류 전류를 실시간 측정하는 계기입니다.