승강기기사 직류 및 교류전압 측정 — 분류기와 전류계의 접속·계산

전류계는 회로에 직렬로 연결하여 회로에 흐르는 전류를 직접측정하는 계기로, 내부저항이 매우 작아 측정 대상 회로에 미치는 영향을 최소화해야 한다. 반대로 전압계는 병렬로 접속하여 전압을 측정하므로 내부저항이 커야 측정 대상 회로로 흐르는 전류가 작아져 오차를 줄인다.

전류계의 측정범위를 확장하려면 전류계와 병렬로 분류기(Shunt)라는 저항을 연결한다. 분류기는 전체 전류의 일부를 우회시켜 전류계에 흐르는 전류를 정격 내로 유지하므로 전류계가 견딜 수 없는 큰 전류를 측정할 수 있게 한다. 분류기와 전류계는 병렬이므로 양단 전압이 같다는 점을 이용해 계산을 수행한다.

분류기 저항 값을 구하는 일반식은 전류계 내부저항 r과 확대 배율 n을 이용해 R = r/(n-1) 로 쓸 수 있다. 여기서 n은 전체 측정 전류가 전류계 원래 최대치의 몇 배인지를 나타낸다. 이 공식은 병렬 접속에서 전압 평형식을 세워 유도한 결과이다.

분류기 접속 후 실제 회로 전류는 분류비(m)를 이용해 전류계 지시값과 곱하여 구한다. 분류비는 m = (r + R) / R 로 나타내며, 전류계 지시값 Im에 분류비를 곱하면 전체 전류 I = m·Im가 된다. 이 계산은 병렬 회로에서 전류 분배 비율이 저항의 역비에 따르는 성질을 이용한 것이다.

전압계의 범위 확대는 배율기(직렬 저항)를 사용하는 것으로 분류기(병렬)와 구분해야 한다. 계기의 내부저항 특성과 접속 방식(전류계는 병렬 분류기, 전압계는 직렬 배율기)을 혼동하지 않도록 유의해야 한다.