전기이론›전류의 작용·반도체·계측

전기측정기기

Measuring Instruments

전류계와 전압계

전기를 측정하는 가장 기본적인 도구가 전류계와 전압계입니다. 연결 방법을 잘못하면 기기가 고장나므로, 반드시 올바른 연결법을 알아야 합니다.

전류계(직렬)와 전압계(병렬) 연결 — 반드시 구분!

💡 연결 원칙

①전류계(A): 회로에 직렬 연결 — 내부 저항 매우 작음

②전압계(V): 부하에 병렬 연결 — 내부 저항 매우 큼

③전류계를 병렬로 연결 → 과전류로 소손!

④전압계를 직렬로 연결 → 전류가 거의 안 흐름

분류기와 배율기

전류계의 측정 범위를 넓히려면 분류기(저항을 병렬로 추가), 전압계의 범위를 넓히려면 배율기(저항을 직렬로 추가)를 연결합니다.

분류기 저항

r_s = r_an − 1

r_a: 전류계 내부저항, n: 배율 (전체전류 / 계기전류)

배율기 저항

R_m = r_v × (m − 1)

r_v: 전압계 내부저항, m: 배율 (전체전압 / 계기전압)

📐 분류기 계산 예시

①전류계: 0~1A, 내부저항 r_a = 0.5Ω

②목표: 0~10A까지 측정하고 싶다

③n = 10A / 1A = 10 (배율)

④분류기 = 0.5 / (10 − 1) = 0.0556 Ω

⑤전류 대부분이 분류기로 흐르고, 계기에는 1A만

📐 배율기 계산 예시

①전압계: 0~10V, 내부저항 r_v = 10kΩ

②목표: 0~100V까지 측정하고 싶다

③m = 100V / 10V = 10 (배율)

④배율기 = 10,000 × (10 − 1) = 90,000 Ω = 90 kΩ

⑤배율기가 대부분의 전압을 분담

전기계기의 종류

계기 동작 원리

📊전기계기 종류별 비교

종류	원리	측정	특징
가동코일형	코일이 자계에서 회전	DC만	가장 정확
가동철편형	철편 간 반발력	AC/DC	구조 간단, 저가
전류력계형	고정+가동 코일 상호작용	AC/DC	전력계로 사용
유도형	회전자계로 원판 회전	AC만	전력량계(적산)
열전형	전류→열→열전대 기전력	AC/DC	고주파 측정
정전형	극판 간 정전력	AC/DC	고전압 측정

⭐ 핵심 암기

①가동코일형 = DC 전용, 가장 정확 (시험 단골)

②유도형 = AC 전용, 전력량계(적산 전력계)

③가동철편형 = AC/DC 겸용, 가장 흔함

④전류력계형 = 전력 측정 (전력계)

메거와 접지저항 측정

메거(절연저항계)는 전기설비의 절연 상태를 확인하는 기기이고, 접지저항계는 접지의 품질을 측정합니다. 둘 다 안전 점검에 필수입니다.

절연저항 기준

📋절연저항 판정 기준 (전기설비기술기준)

대지전압 150V 이하

주택, 소형 건물

0.1 MΩ 이상

대지전압 150~300V

일반 사업장

0.2 MΩ 이상

대지전압 300~400V

고압 수전 설비

0.3 MΩ 이상

400V 초과

특고압 설비

0.4 MΩ 이상

🔧 접지저항 측정

①접지저항계: 보조 접지극 2개 사용 (3극법)

②보조극 간격: 약 10m 이상

③접지저항이 낮을수록 좋음 (감전 방지)

④제1종 접지: 10Ω 이하

⑤제3종 접지: 100Ω 이하

휘트스톤 브리지

정밀하게 저항을 측정할 때 사용하는 휘트스톤 브리지는 4개의 저항으로 이루어진 평형 회로입니다.

휘트스톤 브리지 평형 조건

R_x = R₂ × R₃R₁

검류계 전류가 0이 되는 평형 조건에서 미지 저항 R_x 계산

📐 브리지 평형

①4개의 저항을 다이아몬드로 연결

②가운데 검류계(갈바노미터) 배치

③검류계에 전류가 0이면 → 평형

④R₁×R_x = R₂×R₃ (대각선 곱 같음)

총정리

분류기

r_s = r_an − 1

전류계 범위 확대 — 병렬 저항 추가

배율기

R_m = r_v(m − 1)

전압계 범위 확대 — 직렬 저항 추가

휘트스톤 브리지

R_x = R₂ × R₃R₁

정밀 저항 측정

🎯 시험 포인트

①전류계 = 직렬, 전압계 = 병렬 (절대 헷갈리면 안 됨)

②분류기(병렬) = r_a/(n−1), 배율기(직렬) = r_v(m−1)

③가동코일형 = DC 전용, 가장 정확

④유도형 = AC 전용, 전력량계(적산)

⑤메거 = 절연저항(MΩ), 접지저항계 = 접지 품질(Ω)