개념 한 쪽
미소한 저항과 전류를 정확히 측정하려면 측정 원리와 계측기 특성을 구분하여 적용해야 한다. 브리지 회로는 저항과 인덕턴스 등 특정 물리량 측정에 특화되므로 측정 대상의 크기와 오차 요인을 고려하여 적합한 브리지를 선택해야 한다. 동작 중인 회로의 전류 측정이나 미세 전류의 유무 검출에는 목적에 맞는 비접촉 계기나 검류계를 사용해야 한다.
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출제기준 단원 「미소전류 및 대전류 측정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 브리지-측정대상 매칭 | 1 | 특정 브리지가 어떤 저항 범위나 물리량에 적합한지 가리기 |
| 저저항 측정 원리 | 1 | 캘빈 더블 브리지의 4단자 측정 원리로 오차 요인 제거를 설명하기 |
| 계기 고장 원인 판별 | 1 | 지시전기계기의 영점 이탈 원인을 기계적 손상으로 판별하기 |
캘빈 더블 브리지는 극도로 작은 저항을 정밀 측정하기 위한 회로이며, 측정용 선의 저항과 접촉 저항 영향을 보정하여 정확한 값을 얻는 원리를 사용한다. 4단자 측정 방식으로 전류 공급 단자와 전압 측정 단자를 분리함으로써 리드선 및 접촉 저항을 회로에서 제거할 수 있다. 따라서 굵고 짧은 전선과 같이 저항값이 극히 작은 대상의 저항 측정에 적합하다.
콜라우시 브리지는 축전지의 내부저항처럼 매우 작은 저항값을 정밀 측정하기 위해 4선식 원리를 적용한 브리지로 소개된다. 휘트스톤 브리지는 중저항 측정에, 맥스웰 브리지는 인덕턴스 측정에 주로 사용된다는 구분이 제시된다. 브리지 선택 문제는 측정 대상의 저항 크기와 브리지의 측정 범위를 매칭하는 문제로 출제된다고 이해한다.
헤비사이드 브리지는 교류 브리지로서 인덕턴스와 그 직렬 저항을 측정하는 데 사용된다는 설명이 제시된다. 정전용량이나 임피던스처럼 다른 물리량 측정은 별도의 브리지나 계기로 다룬다는 점을 명확히 한다.
동작 중인 회로의 교류 전류는 도선을 절단하지 않고 집게형으로 비접촉 측정하는 클램프 미터를 사용하여 안전하고 편리하게 측정한다. 미세한 전류나 전압의 유무를 검출할 때는 검류계가 바늘의 미세 편향으로 유무를 판별하는 계기로 적합하다.
지시전기계기의 영점 이탈은 주로 반동 스프링의 금속 피로로 인한 영구 변형에서 기인한다. 장시간 대전류가 흐르면 스프링이 피로하여 탄성을 잃고 지침이 0 위치로 돌아오지 못하게 되는 현상이 발생한다고 설명한다.
계측기 선정 시에는 신뢰도, 정확도, 신속도 등 성능 관련 요소를 우선 고려해야 하며, 외형적 미려도는 선정 기준이 아니라고 본다. 전류계의 측정 범위 확대는 분류기(shunt)를 전류계와 병렬로 연결하여 달성하고, 전압계의 범위 확대는 직렬로 저항을 연결하는 방법을 사용한다고 정리한다.
문제에서 '캘빈'이나 '캘빈 더블 브리지'가 나오면 극소 저항을 떠올리고, 측정 대상이 축전지 내부저항처럼 매우 작은 경우에는 콜라우시 브리지를 연상한다. '동작 중', '교류', '측정'이라는 키워드가 나오면 클램프 미터를 선택하고, '미세 전류 유무'라는 표현이 나오면 검류계를 선택하는 방식으로 접근한다. 전류계의 범위 확대는 병렬 분류기를 떠올리고, 전압계 확장은 직렬 배율기를 떠올려 오답을 배제한다.
캘빈 더블 브리지로 측정하는데 적당한 것은?
정답 ③ · 문제는 캘빈 더블 브리지가 적합한 측정대상을 묻고 있다. 캘빈 더블 브리지는 접촉저항 등의 영향을 보상하여 매우 작은 저항을 정밀하게 측정하도록 설계되었으므로 굵고 짧아 저항값이 극소인 전선의 저항을 측정하는 데 적합하다.
캘빈 더블 브리지는 극소 저항을 정밀하게 측정하기 위한 회로로, 굵고 짧은 전선의 저항 측정에 적합하다.
캘빈 더블 브리지로 저저항을 측정할 수있는 이유로서 알맞은 것은?
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?
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.
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