압력계의 표준압력계로서 다른 압력계의 교정용으로 사용 되는 것은?
- 브르돈관식 압력계
- 피스톤식 압력계
- 단관식 압력계
- 분동식 압력계
정답과 해설 보기
피스톤식 압력계는 정밀한 표준압력계로 다른 압력계 교정용으로 사용된다.
개념 한 쪽
설비보전산업기사 기본측정기 사용 — 계기와 교정
현장과 실험실에서 사용하는 측정기기는 원리와 연결 방식에 따라 용도와 정밀도가 달라진다. 계기 확장용 저항의 연결 방식, 정전식 계기의 특성, 적산 전력계의 계기상수 이용법 등 기본 원리를 정확히 이해해야 한다. 계기의 분류와 교정용 표준기의 의미를 구분하여 문제를 해결한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「기본측정기 사용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 표준 교정용 계기 판별 | 1 | 교정용 표준기의 원리와 중력법 기반 계기 특징을 가려내기 |
| 계기 범위 확대 장치 구분 | 1 | 전류계와 전압계의 범위 확대에 사용되는 저항과 연결 방식을 구별하기 |
| 적산 전력계 계산 | 1 | 계기상수와 회전수로부터 소비 전력 값을 계산하는 절차를 적용하기 |
뜻
압력계는 측정 원리에 따라 탄성형, 액주형, 중량형 등으로 분류된다. 탄성형은 부르돈관이나 다이어프램처럼 탄성체의 변형을 이용하여 압력을 측정하는 방식이며, 액주형은 유체의 높이에 따른 수압을 이용하는 방식이다. 중량형 계기는 피스톤과 추의 평형이나 분동의 무게를 이용해 압력을 결정하는 원리를 사용한다.
교정용 표준기라는 개념은 높은 정밀도와 재현성을 가진 계기를 뜻한다. 표준기가 되는 계기는 물리적으로 안정적인 기준을 사용하여 압력을 산출하는 형태가 많다. 서로 다른 자료에서 표준기로 언급되는 방식명이 다르게 나타나는 경우가 있으므로, 구체적 명칭보다는 '무게와 면적 또는 기계적 평형에 기반한 중력법적 원리'가 표준성의 근거라는 점을 이해한다.
전류계와 전압계의 측정 범위 확대에는 서로 다른 연결 방식의 저항을 사용한다. 전류계는 병렬로 저항을 연결하여 큰 전류의 대부분을 우회시키는 방식으로 범위를 확대하며, 그 저항을 분류기(shunt)라고 부른다. 전압계는 직렬로 저항을 연결하여 계기에 걸리는 전압을 줄이는 방식으로 범위를 확대하며, 그 저항을 배율기라고 부른다.
적산 전력계 문제는 계기상수의 의미와 단위 변환의 순서를 정확히 이해해야 해결할 수 있다. 계기상수는 통상 rev/kWh처럼 회전수와 에너지의 관계를 나타내는 값이며, 회전수를 계기상수로 나누어 에너지량(kWh)을 구한 다음 시간 단위를 통일하여 전력(W)으로 환산하는 절차를 따른다.
정전식 전압계는 내부 정전용량이 매우 작아 직렬 분압에서 높은 임피던스를 가지며, 직렬 연결한 콘덴서와의 정전용량 비에 따라 전압 분배가 이루어짐을 기억한다. 또한 가동 코일형 지시계기는 전류의 평균값에 비례하여 지시하도록 눈금이 맞추어져 있으므로 직류에서는 평균값, 교류에서는 실효값을 나타내도록 구성되는 점을 이해한다.
예제
적산 전력계의 문제는 계기상수와 회전수로 먼저 에너지량을 구한 뒤 시간 단위를 통일하여 전력을 구하는 방식으로 풀이한다. 예를 들어 계기상수 2400 rev/kWh인 적산 계기가 30초 동안 회전수가 20인 경우 에너지 E = 20 ÷ 2400 = 1/120 kWh이고, 시간 t = 30 s = 1/120 h이므로 전력 P = E/t = (1/120)/(1/120) = 1 kW = 1000 W가 된다.
전류계의 범위 확대 문제는 연결 방식으로 접근한다. 전류계와 병렬로 연결하는 저항은 전류 일부를 계기 밖으로 우회시키므로 분류기라는 명칭을 떠올리면 정답을 찾기 쉽다. 반대로 전압계의 범위 확대는 직렬 저항인 배율기를 기억하면 오답을 제거할 수 있다.
정전식 전압계와 콘덴서의 직렬 분압 문제는 정전용량과 전압의 반비례 관계를 이용한다는 원리를 적용한다. 정전용량이 작을수록 직렬 연결에서 더 큰 전압을 받는다는 사실을 사용하여 주어진 분압 비율에 전체 전압을 곱해 계기에 걸리는 전압을 계산한다.
대표 기출 3문항
다음 중 전류계의 측정 범위를 확대하기 위하여 쓰이는 저항을 무엇이라 하는가?
- 분류기
- 변압기
- 배율기
- 변성기
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 전류계의 측정 범위를 확대할 때 병렬로 연결하는 저항의 명칭을 묻고 있다. 전류계와 병렬로 연결하여 대부분의 전류를 저항으로 흘려 계기에 흐르는 전류를 줄이는 장치를 분류기(분로기, shunt)라고 부른다.
전류계의 측정 범위를 넓히기 위해 전류계와 병렬로 연결하여 전류를 분류하는 저항을 분류기라고 한다.
계기상수 2400[rev/kwh]의 적산 전력계가 30초에 20회전 했을 때의 전력 [W]은?
- 100
- 200
- 1000
- 2000
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 계기상수와 회전수, 측정 시간을 이용해 전력을 계산하는 문제이다. 먼저 에너지량은 회전수(20rev)를 계기상수(2400rev/kWh)로 나누어 E = 20/2400 = 1/120 kWh가 된다.
전력(W)은 에너지(kWh)를 시간(h)으로 나눈 값이며, 계기상수와 회전수를 이용해 에너지량을 먼저 구한 후 전력으로 변환해야 한다.
자주 묻는 물음
- 압력계의 분류는 어떻게 나뉘는가?
- 압력계는 탄성형(부르돈관, 다이어프램 등), 액주형(침종식), 중량형(피스톤·분동 기반) 등으로 분류되며 각각 변형, 유체 높이, 중력 평형의 원리를 이용한다고 이해한다.
- 전류계와 전압계의 범위 확대를 위한 저항 연결 방식은 무엇인가?
- 전류계는 병렬로 저항을 연결하여 전류를 분류하는 분류기를 사용하고, 전압계는 직렬로 저항을 연결하는 배율기를 사용한다고 구분하여 기억한다.
- 계기상수 rev/kWh를 이용한 전력 계산의 절차는 어떻게 되는가?
- 먼저 회전수를 계기상수로 나누어 에너지(kWh)를 구하고, 측정 시간을 시간 단위로 바꾼 뒤 에너지를 시간으로 나누어 전력(kW 또는 W)으로 환산하는 순서를 따른다.
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