3. 지시 계기의 측정 범위 확대

3. 지시 계기의 측정 범위 확대

(1) 분류기와 배율기

그 계기의 정격인 최대 눈금의 지시값 이상의 전류나 전압 측정

[1] 분류기

<그림 2-53>
① 전류계의 전류 측정 범위를 확대하기 위해서 계기와 병렬로 접속하는 저저항의 저항기
②

여기서, n : 분류기의 배율, 내부저항 r_a, 분류기 저항 R_s
③ 이 배율은 필요에 따라 임의로 설정할 수 있는 것으로, 가령 n을 10, 100, 1000으로 정하면, 분류기 저항값은 계기 내부 저항의 1/9, 1/99, 1/999로 된다.
④ 실제로 쓰이는 분류기의 저항은 재질의 온도 계수가 낮은 망가닌, 콘스탄틴 등의 저항선을 사용한다.

[2] 배율기

<그림 2-54>
① 전압계의 저압측정 범위를 확대하기 위해서 계기와 직렬로 접속하는 고저항의 저항기
②

여기서, m : 배율기의 배율, 내부저항 r_v, 배율기 저항 R_m
③ 이 배율은 필요에 따라 임의로 설정할 수 있는 것으로, 가령 m을 10, 100, 1000으로 정하면, 배율기 저항값은 계기 내부 저항의 9, 99, 999배가 필요하다.
④ 실제의 경우, 배율기용 저항기로는 온도 계수가 낮은 망가닌 저항선을 사용하고, 고주파용 전압계에는 무유도성의 금속 피막형 저항기를 사용한다.

[3] 분압기

<그림 2-55>
① 정전 전압계의 전압의 측정 범위를 확대하기 위한 것. 저항 분압기 또는 용량 분압기를 사용하며, 용량 분압기는 교류 측정에만 쓰인다.
② 저항 분압기 :
Rx값의 변화에 따라 측정 범위를 변화시킬 수 있으나, 저항에 흐르는 전류에 의해 전력이 소비되므로 사용하지 않는다.
③ 용량 분압기 :
예를 들면, 계기 자체의 용량이 Cv이고, 측정 전압이 V인 경우, Cx=Cv/9로 설정해 두면 V=10Vv로 되기 때문에 측정 범위가 10배로 확대된다.

(2) 계기용 변성기

계기용 변성기 : 전압 또는 전류 측정 범위의 확장에 사용되는 계기용 번압기, 변류기의 총칭.
종류 : 변류기(CT) - 전류 측정용
계기용 변압기(PT) - 전압 측정용
직류 변류기 - 전기 철도나 전기화학 고장등에서 직류 대전류 측정

기능 : 고압 대전류를 취급이 용이한 저압 소전류로 변성시켜 교류용 계기의 측정 범위를 확대.
측정 계기를 고압 회로로부터 절연하여 안정하게 측정할 수 있는 기능
안전을 위하여 반드시 변성기의 2차 권선의 한쪽 끝에 접지.

[1] 변류기

① 변류기 : 전류계에서 사용하는 일종의 변압기로 1차와 2차의 권선을 가지고 있어서, 1차 권선은 회로에 직려로 접속되어서 측정하고자 하는 교류를 통하고, 2차 권선은 두 단자 사이의 전류계를 접속하여 전류계의 지시로 1차 권선의 전류의 세기를 알 수 있다.
② <그림 2-56>

여기서, I₁/I₂ : 변류비, n₂/n₁ : 변류기의 권선비, 그러므로 권선비를 알고 2차 전류를 측저하면 측정하려는 1차 전류를 구할 수 있다.
③ 실제의 경우, 변류기 2차측에는 보통 정격 전류가 5[A]인 규정된 전류계를 접속하여 사용하기 때문에, 1차 최대 전류를 임의로 결정하는 것과는 상관없이 2차 전류는 최대 5[A]로서 권선비가 정해진다.
④ 특히, 취급상의 주의할 점으로는 통전 중에 전류계의 접속을 풀어 변류기 2차측을 개방 상태로 해서는 절대로 안된다. 개방이 되는 경우에는 철심이 극도로 포화되고, 이 순간에 2차측 권선에는 수천[V]이상의 전압이 발생되며, 또 철심은 큰 철손으로 온도가 상승한다.
⑤ 따라서, 2차 권선의 절연 및 계기 자체의 절연이 파괴되고, 때로는 변류기가 타서 쓰지 못하게 된다. 그러므로 부득이 2차측 계기를 바꾸어 넣을 때에는 반드시 2차측 권선을 단락하고, 계기를 떼어 내어야 한다.

[2] 계기용 변압기

① 계기용 변압기 : 교류 전압계의 측정범위를 확대하고, 또는 고압 회로와 계기와의 절연을 위해 사용하는 변압기로, 배율은 권선비와 같다. 계기용 변압기는 전력용 변압기와 같이 2차측에 전압계나 전력계의 전압 코일이 접속되도록 회로와 병렬로 접속되어 있다.
② <그림 5-58>

여기서, 1차 및 2차 단자 전압을 V₁과 V₂, 기전력을 E₁과 E₂, 권선수를 n₁과 n₂
③ 실제의 계기용 변압기의 2차 최대 전압은 그 변압기의 1차 정격9최대) 전압이 크든 작든 관게없이 어느 것이나 100[V] 또는 110[V]가 되도록 권선비가 정해진다. 그리고 안정상 1차측에는 퓨즈를 달아 둔다.

[3] 계기용 변압 변류기

계기용 변압 변류기 : 계기용 변압기와 변류기를 1개의 케이스 속에 넣은 것으로 사용이 편리.

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