측정의 종류

● 직접측정(비교측정) - 같은 종류의 기준양과

직접 비교측정

● 간접측정(절대측정) - 다른 종류의 양을

측정하여 계산

● 편위법 - 측정양의 크기에 따라 지침 등을

움직여 직접측정

● 영위법 - 기준양의 크기로부터 측정양을

비교하여 구하는 방법

전기의 단위와 차원

단위(unit)

기본단위(fundamental unit)-길이[M], 질량[Kg], 시간[s], 전하량[C], 자기량[Wb] 등과 같이 다른 물리량의 기본이 되는 단위

유도단위(derived unit)-기본단위로부터 이론적으로 유도된 단위

차원

차원

유도단위 속에 기본단위가 어떻게 포함되어 있는가를 기호로서 나타낸 것

길이[L], 질량[M], 시간[T]

전류[A], 전압[V], 저항[R]

차원

□ 속도             □ 가속도

[eqn: [v] = [L] over [T] = [LT sup -1 ]] [eqn: [a] = [v] over [T] ={[LT sup -1 ]} over [T] = [LT sup -2 ]]

□ 힘

[eqn: [f] = [M][a] = [M][LT sup -2 ] =[LMT sup -2 ]]

□ 일

[eqn: [w] = [f][L] = [LMT sup -2 ][L] =[L sup 2 MT sup -2 ]]

□ 전력

[eqn: [P] = [w] over [T] =[L sup 2 MT sup -2 ][T sup -1 ] = [L sup 2 MT sup -3 ]]

□ 전류

[eqn: [I] = {[P sup 1/2 ]} over {[ R sup 1/2 ]} ={[LM sup 1/2 T sup -3/2 ]} over {[R sup 1/2 ]} = [LM sup 1/2 T sup -3/2 R sup -1/2 ]]

□ 전압

[eqn: [V] = [I][R] = [LM sup 1/2 T sup -3/2 R sup -1/2 ] [R] = [LM sup 1/2 T sup -3/2 R sup 1/2 ]#]

전기의 국제단위

국제 전기 표준회의(IEC)에서는 전기의 국제단위로서 MKS(A) 단위계를 선택

1[A] : 진공중 1[m] 간격 무한장 직선평행도체가 도체의 길이 1[m]당 2×10-7[N]의 힘이 미칠때의 전류

◈ 1[s]동안에 1[C]의 전하량이 이동하였을 때의 전류

1[V] : 1[A]의 전류가 흐르는 도체의 두점 사이에서 소비 전력이 1[W]일 때의 전압

◈ 1[C]의 양전기를 전위가 낮은 점에서 높은 점으로 이동시키는 데 필요한 일이 1[J]일 때의 전압

1[□] : 도체에 1[V]의 전압을 가할 경우, 도체에 흐르는 전류가 1[A]일 때의 저항

오차, 정도, 확도

측정값 : M, 참값 : T

오차 : □=M-T

보정 : □=T-M

※ 오차와 보정은 크기는 같고 부호는 반대

오차율=□/T

백분율오차=□/T×100=(M-T)/T×100[%]

보정율=□/M

백분율보정=□/M×100=(T-M)/M×100[%]

확도: 측정값이 참값에 어느정도 가까운가를

나타낸 것

정도: 측정을 어느 정도 미세하게 측정할 수

있는가를 나타낸 것

감도: 측정기의 지시로 나타낼 수 있는

최소의 측정량

● 과오-측정자의 부주의

● 계통오차-측정기의 자체결함

● 우연오차-미세한 측정조건의 변동

지시계기

지시계기의 구비조건

확도가 높고, 외부의 영향을 받지 않을 것

눈금이 균일하든가 대수 눈금일 것

지시가 측정값의 변화에 신속히 응답할 것

튼튼하고 취급이 편리할 것

절연내력이 높을 것

지시계기의 3대 요소

구동장치

자기장과 전류 사이에 작용하는 힘

두 전류 사이에 작용하는 힘

충전된 두 물체 사이에 작용하는 힘

자기장 내에 있는 철편에 작용하는 힘

회전자기장 및 이동자기장내의 금속도체에

작용하는 힘

줄열에 의한 금속선의 팽창에 의한

기전력의 힘

전류에 의한 전기분해작용을 이용

제어장치

스프링제어(대부분의 지시계기)

중력제어(가동철편형 계기)

전기적제어(적산계기,영구자석이용)

자기적제어(가동자침형)

맴돌이전류제어(적산전력계)

제동장치

공기제동

액체제동

맴돌이전류제동

지침과 눈금

지침

눈금

지시계기의 분류

동작원리에 의한 분류

정도계급과 허용오차에 의한 분류

지시계기의 구조 및 원리

가동코일형(전류에 비례)

● 영구자석이 만드는 자기장내에 가동코일을 놓고,코일에 피측정전류를 흘리면 이 전류와 자기장 사이에 전자력이 발생한다.

● 특징

□ 감도와 정확도가 높다.

□ 구동토크가 크고 정확한 측정이 된다.

□ 소비전력이 대단히 적다.

□ 균등눈금이다.

□ 직류전용(교류는 정류기사용)

□ 측정범위가 낮아 분류기나 배율기를 삽입함

가동철편형(전류 제곱에 비례)

● 코일에 피측정전류를 흘리면 자기장이 발생되고 이 자기장중에 한쌍의 철편을 놓으면 자기장의 세기 즉 전류에 비례하는 흡인력 또는 반발력이 작용한다.

● 특징

□ 구조가 간단하고 견고하며, 가격이 싸다.

□ 분류기 없이 비교적 큰 전류를 측정

□ 거의 균등눈금

□ 히스테리시스 오차가 있어 직류측정 곤란

□ 교류전용계기

전류력계형(P=EI에 비례)

● 고정코일에 측정할 전류를 흘려 자기장을 만들고, 가동코일에도 측정할 전류를 흘려, 이 전류와 자기장 사이에 작용하는 전자력을 이용한다.

● 특징

□ 외부 자기장의 영향을 받기 쉽다.

□ 실효값을 지시한다.

□ 코일 인덕턴스에 의한 주파수 영향이 크다.

□ 소비전력이 크고, 구조가 다소 복잡

□ 주로 전력계로 사용

□ 직류,교류를 같은 눈금으로 측정할 수 있다.

유도형(전압 또는 전류의 제곱에 비례)

● 피측정전류를 코일에 흘려 자기장을 만들고 이 자기장과 가동부의 전자유도작용에 의해서 생기는 전류사이의 전자력을 이용

● 회전자기장식-단상유도전동기의 원리

● 이동자기장식-셰이딩코일을 이용

● 특징

□ 구조가 간단하고 견고하다.

□ 구동토크가 크다.

□ 외부자기장의 영향이 적다.

□ 넓은 범위의 눈금으로 사용할 수 있다.

□ 주파수의 영향이 크다.

□ 조정이 쉽고 교류용이다.

● 적산전력계

● 2전력계법과 3 전력계법

[eqn: P _1 = ( e_1 - e_2 ) i_1," " P_2= ( e_3 - e_2 ) i_3 ~]

[eqn: P _1 + P _2 = e_1 i_1 - e_2 ( i_1 + i_3 ) + e_3 i_3 ~]

정전형(전압의 제곱에 비례)

● 대전된 도체 사이에 작용하는 정전흡인력 또는 반발력을 이용

● 특징

□ 주로 고압 측정용으로 사용된다.

□ 눈금은 제곱눈금

□ 입력임피던스가 높고, 소비전력이 적다.

□ 정전기장에 의한 오차가 발생할 수 있다.

□ 주파수의 영향이 없다.

□ 직,교류 겸용이다.

열전쌍형(전류의 제곱에 비례)

● 종류가 다른 금속의 접합점에서 온도차에 의한 열기전력으로 가동코일형 계기를 동작하게 한 것으로 전류계, 전압계, 전력계로 이용되고 있다.

● 특징

□ 열기전력은 전류의 제곱에 비례한다.

□ 눈금은 제곱눈금이다.

□ 직류, 교류의 실효값을 표시한다.

□ 과전류에 약하고, 대전류형은 시간지연있다.

□ 열선이 짧아 직,교류에서 저항값이 같다.

□ 직류에서 고주파수까지 동일 눈금으로 측정

정류형

● 피측정전류를 반도체 정류기로 직류로 변환한후 가동코일형 계기를 동작하게 한 것

● 선로형 전류계(hook, clamp meter)

검류계

분류기와 배율기

[eqn: THEREFORE ~n = I over I sub a = 1 + r sub a over R sub s]□ 분류기

□[eqn: THEREFORE ~m = V over V sub v = 1 + R sub m over r sub v] 배율기

계기용 변류기와 변압기

계기용 변류기

계기용 변압기

계기용 변압, 변류기

저항의 측정

저저항 측정

전압강하법([eqn: Rx = V over I] )    전위차계법([eqn: Rx = {Ex over Es} Rs] )

켈빈 더블 브리지법([eqn: Rx = {Q over P} Rs] )

중저항 측정

전압전류계법([eqn: Rx = V over I] )

편위법([eqn: Rx = Vx over Vs Rs] )

저항계법([eqn: Rx = I sub 2 over I sub 1 R] ) 휘스톤브리지법([eqn: Rx = Q over P R] )

고저항 측정

직편법              전압계법(감편법)

([eqn: Rx = {d sub 1 m sub 1} over {d sub 2 m sub 2} Rs] )             ([eqn: Rx = ( V sub 0 over V -1 ) Rs] )

메거(수동식)

□ L,E 개방:P코일만 반시계방향 토크발생(∞)

□ L,E 단락:C코일 시계방향 토크발생하여(0)

□ L,E 사이 Rx를 넣으면 0~∞사이에서 평형

□ 발전기 규정회전수는 120[rpm}

회로시험기

(1) 저항측정

□ 측정기에 전원을 넣지 마시오.

□ 측정할 곳에 탐침을 접촉하시오.

□ 가급적 지침을 중앙에 위치(기타공통사항)

□ □0□ 오옴 조정을 하시오.

□ 측정할 곳에 탐침을 접촉하시오.

□ 배율을 고려하여 눈금을 읽으시오.

※ □0□ 오옴 조정불가 시 건전지 교체

×1, ×10, ×1K : 1.5[V] 건전지

×10K : 9[V] 건전지

(2) 직류, 교류의 전압측정

□ 전압 선택 예상치를 모르면 최대선택

□ 측정할 전원을 넣으시오.

□ 측정할 곳에 탐침을 접촉하시오.

※ 직류시 바늘이 역방향이면 반대로 접촉

□ 해당 눈금을 읽으시오.

□ 2.5→250눈금/100, 1000→10눈금선×100

(3) 직류 전류측정

□ 피측정체에 연결할 경우 반드시 직렬연결

□ 전류 선택 예상치를 모르면 최대선택

□ 측정할 전원을 넣으시오.

□ 해당눈금을 읽으시오.

(4) Diode, LED 양부판정

□ 저항 ×10 선택

□ 탐침을 다이오드 양단에 접촉

□ 한번만 움직이면 정상(LED는 점등확인)

□ 움직일 때 흑색쪽이 P형임

□ Vf:순방향 전압, If:순방향 전류

(5) Transistor 양부판정

□ Tr 선택(적,녹 교대점멸)

□ Tr의 E,B,C를 맞게 넣으시오.

□ 적색등만 점등 : PNP형

□ 녹색등만 점등 : NPN형

□ 계속점멸, 모두소등 : 불량 Tr

(6) 데시벨 측정

□ 교류전압 선택(보통 10V)

□ 600[□]의 저항을 연결하시오.

□ 탐침을 저항양단에 연결

□ 해당눈금을 읽으시오.

※ 50[V]→+14dB, 250[V]→+28dB

1000[V]→+40dB