실험 2 : 전류계 및 전류 측정 (DC CURRENT METER)

【 이론 】

분류기

분류기(Shunt)는 전류계에 병렬로 접속시켜서 전류의 측정범위를 넓히기 위해 사용하는 일종의 저항기를 말한다. 예를 들어, 1mA까지 측정할 수 있는 전류계를 이용하여 100mA까지 측정범위를 확대시키려고 할 때, 100mA의 전류 중 전류계로는 1mA의 전류가, 분류기로는 나머지 99mA의 전류가 흐르게 하면 된다. 그림 2-4에서 분류기

$$ R_s

를 사용하여 전류의 측정범위를 확대시키려고 할 때 전류계의 내부 저항을

$$ R_m

이라 하고,

$$ R_m ~, ~R_s

에 흐르는 전류를 각각

$$ I_m~ , ~I_s

라 하자. 측정하려는 전류가 Current Meter(측정기)자체의 FS(Full Scale : 최대눈금) 전류의 N배일 경우 분류기 저항

$$ R_s

의 계산법은 다음과 같다. 우선

$$ E_m

을 Meter의 FS 입력전압이라 하면

$$ R_m

,

$$ R_s

에 흐르는 전류

$$ I_m

,

$$ I_s

는 각각

$$ rm I_m = E_m / R_m

,

$$ I_s = E_m / R_s

으로 표현할 수 있다. 따라서

$$ R_s

를 병렬로 연결하여 측정할 수 있는 회로의 전류는 전류계만 연결했을 경우의 N배가 된다.

위 식에서 측정하고자 하는 전류값이

$$ I_m

의 N배인 경우 분류기의 저항

$$ R_s

는 다음과 같다.

이와 같이, Meter의 최대측정범위(FS 감도)와 내부저항을 알게 되면 측정하고자 하는 전류의 Range에 따라 분류기(Shunt)를 설계할 수 있다.

[ 예제 2-3 ]

내부저항(R_m)이

$$ rm 1 k OMEGA ~

이고 1mA의 측정범위를 갖는 전류계로 1A를 측정하려 한다면 이 때 분류기의 저항값은 얼마인가?

전류계

일반적으로 전류계는 Meter와 그리고 Meter에 병렬로 연결되는 분류기로 구성되어 있다. 이런 경우 보통 Meter의 감도는 50

$$ mu

A∼1mA(FS)의 것으로 이들의 내부 저항은 대개 100∼1

$$ rm k OMEGA

정도이다.(같은 전류 감도에서는

$$ R_m

이 적을수록 좋음.) 또한 대전류(10A 이상)측정에 사용되는 분류기는 그 분류기의 용량(A)과 함께 Meter의 연결을 위한 분류기의 출력전압을 표시하고 있다. 그림 2-5를 보면서 전류계의 동작 원리를 알아보자. 입력전류를

$$ I_T~

, 전류계를 흐르는 전류를

$$ I_m

, 분류기를 흐르는 전류를

$$ rm I_s

라 할 때

$$ I_T = I_m + I_s

이다. 그리고, 전류계의 내부저항을

$$ R_m

, 분류기의 저항값을

$$ R_s

라 하면

$$ I_m

및

$$ I_s

는 다음과 같은 관계식을 갖게된다.

그러므로, 전류계는

$$ I_m

값을 지시하며 Range의 배율을 곱함으로서 실제 측정 전류를 얻을 수 있다.

[ 예제 2-4 ]

Range를 100mA로 설정하고

$$ R_s

는 10.1

$$ OMEGA ~

일 경우 입력전류가 각각 100mA와 50mA일 때

$$ I_m~ , ~ I_s

그리고 실제 흐르는 전류(

$$ I_T~

)의 값을 계산하시오. (단,

$$ I_m

: 전류계로 흐르는 전류,

$$ I_s

: 분류기로 흐르는 전류)