1. 지시 계기의 구성 요소
♣ 지시계기 : 측정하려는 여러 가지 전기량, 즉 전압, 전류, 전력, 역률, 주파수 등을 지침으로 직접 눈금판에 지시하는 계기.
♣ 지시계기의 특징
- 보조 전원이나 특별한 조작이 필요 없다.
- 취급이 쉽고 구조가 비교적 간단하다.
- 수명이 길고 값이 싸기 때문에 정밀 측정을 요구하지 않는 공업 계측이나 현장 계측에 사용된다.
♣ 지시계기의 구비 조건
- 확도가 높고, 외부의 영향을 받지 않을 것.
- 눈금이 균등하든가 대수 눈금일 것.
- 지시가 측정값의 변화에 신속히 응답할 것.
- 튼튼하고 취급이 편리할 것.
- 절연 내력이 높을 것.
♣ 지시 계기의 3대 요소 : 구동장치, 제어장치, 제동장치.
(1) 구동 장치
① 구동 토크 : 측정량에 따라 계기의 지침과 같은 가동 부분을 움직이게 하는 힘.
② 구동 장치 : 구동 토크를 발생하는 장치.
③ 구성 요소 : 고정부와 가동부
④ 구동 토크를 발생시키는 방법 분류
- 자기장과 전류 사이에 작용하는 힘.
- 두 전류 사이에 작용하는 힘.
- 충전된 두 물체 사이에 작용하는 힘.
- 자기장 내에 있는 철편에 작용하는 힘.
- 회전 자기장 및 이동 자기장 내에 있는 금속 도체에 작용하는 힘.
- 줄열에 의한 금속선의 팽창에 의한 기전력의 힘.
- 전류에 의한 전기 분해 작용을 이용.
이것은 어느 것이나 계기에 흐르는 전류, 전압 및 전력에 비례하여 토크를 발생시킨다.
(2) 제어 장치
① 제어 장치 : 구동 토크가 발생되어서 가동부가 움직이게 되었을 때, 이에 대하여 반대 방향으로 작용하는 제어 토크 또는 제어력을 발생시키는 장치. 가동 부분의 변위나 회전에 맞서 원래의 0위치에 되돌려 보내려는 제어 토크를 발생시키는 장치.
② 제어 장치의 종류
- 스프링 제어(대부분의 지시 계기에 사용)
- 중력 제어(값싼 배전반용 가동 철편형 계기에 사용)
- 전기력 제어(적산 계기에 사용)
- 자기적 제어(가동 지침형 검류계에 사용)
- 맴돌이 전류 제어(적산 전력계에 사용)
[1] 스프링 제어 : 스프리의 변형에 의해 발생되는 탄력을 제어 토크로 이용하는 방식으로, 비자성의 가느다란 인청동판을 나선이나 와선 모양으로 스프링을 만들어 사용함. 제어 스프링은 도선의 역할을 겸하고 있으므로 전기 저항이 낮고, 온도 계수가 작으며, 오래 사용하여도 피로가 없는 재질을 사용함.
[2] 중력 제어 : 추에 작용하는 중력을 제어 토크로 이용하는 방식으로, 구조상 계기를 바르게 세워 놓지 않으면 계기의 오차가 커지므로 주로 값싼 배전반용에 사용함.
[3] 전기적 제어 : 비율계나 메거와 같은 교차 코일형 계기에서 주로 사용됨.
[4] 자기적 제어 : 가동 자침형 검류계와 같은 독특한 것에 쓰이며, 작은 자침이 지자기나 특별히 마련한 영구 자석이 자기장에서 방위(각)를 가지는 성질을 이용한 제어.
[5] 맴돌이 전류 제어 : 교류용 적산 전력계에 대표적으로 사용되는 제어 방법.
(3) 제동 장치
제동 장치 : 지시 계기의 가동 부분에 적당한 제동 토크를 가해 지침의 진동을 빨리 멈추게 하는 장치
[1] 공기 제동 : 지시 계기에 가장 많이 쓰이는 방법으로, 물체가 운동할 때에 받는 공기 저항을 이용한 것.
[2] 액체 제동 : 공기 대신 날개를 글리세린과 같은 액체 속에서 움직이게 하여 강한 제동력을 얻는 것. 기록 계기나 정전형 계기로 주로 쓰임.
[3] 맴돌이 전류 제동 : 계기의 회전축에 장치한 알루미늄 원판을 영구 자석의 강한 자기장 내에 회전시키면 원판에 맴돌이 전류가 흐르게 되어, 이 맴돌이 전류와 자기장이 상호 작용을 하여 원판의 운동을 방해하는 방향으로 전자력을 발생시켜 제동하는 방식. 가동 코일형 계기와 적산 전력계에 주로 사용.
(4) 가동부 지시 장치
① 구성 : 축, 베어링
② 구조 : 볼식(축과 베어링 사이에 볼을 넣은 것), 스프링식(베어링을 스프링으로 밀어주는 것), 자석식(자석의 자력으로 당겨 주는 것)
(5) 지침과 눈금
[1] 지침
: 계기의 정도나 사용 목적에 따라 가볍고 튼튼하며, 관성이 작도록 알루미늄이나 두랄루민으로 얇은 판 또는 가는 판으로 만들고, 지침의 끝 부분은 여러 가지 모양의 것들이 있다.
- 지침의 형태 : 칼날형, 활형, 창형, 연형, 트러스형
[2] 눈금
: 계기의 동작 원리에 따라 눈금은 균등 눈금과 불균등 눈금으로 구분. 눈금은 정확하고 읽기 쉬워야 하므로, 균등 눈금이 일반적이다.