전류계의 작동 원리와 전류계의 종류
전류계 소개
우리가 알고 있듯이 "미터(meter)"라는 단어는 측정 시스템과 관련이 있습니다. 미터는 특정 수량을 측정할 수 있는 기기입니다. 전류의 단위는 암페어입니다. 전류계(Ammeter)는 암페어 값을 측정하는 암페어-미터를 의미합니다. 암페어는 전류의 단위이므로, 전류계는 전류를 측정하는 미터 또는 기기입니다.
전류계 작동 원리
전류계의 주요 원리는 매우 낮은 저항과 유도 반응을 가져야 한다는 것입니다. 그렇다면 왜 이렇게 해야 할까요? 병렬로 연결할 수 없나요? 이 질문에 대한 답변은, 매우 낮은 임피던스를 가지기 때문입니다. 이는 전압 강하가 매우 적어야 하며, 직렬 연결로 연결되어야 합니다. 직렬 회로에서는 전류가 동일하기 때문입니다.
또한 매우 낮은 임피던스 덕분에 손실 전력이 적습니다. 만약 병렬로 연결된다면 거의 단락된 경로가 되어 모든 전류가 전류계를 통해 흐르게 됩니다. 결과적으로 고전류로 인해 기기가 손상될 수 있습니다. 따라서 이러한 이유로 직렬로 연결해야 합니다. 이상적인 전류계는 임피던스가 0이어야 하므로, 전압 강하가 0이 되고 기기의 손실 전력이 0이 됩니다. 그러나 이는 실제로는 달성하기 어렵습니다.
전류계 분류 또는 유형
구성 원칙에 따라 다양한 종류의 전류계가 있으며, 주로 다음과 같습니다.
영구자석 이동코일(PMMC) 전류계.
이동철(미) 전류계.
전기다이나모미터형 전류계.
정류기형 전류계.
측정 유형에 따라 다음과 같이 나뉩니다.
직류 전류계.
교류 전류계.
직류 전류계는 주로 PMMC 기기입니다. MI는 AC와 DC 전류를 모두 측정할 수 있으며, 또한 전기다이나모미터형 열기기는 DC와 AC를 측정할 수 있습니다. 유도 계기는 일반적으로 높은 비용과 측정 부정확성으로 인해 전류계 구조에는 사용되지 않습니다.
다양한 유형의 전류계 설명
PMMC 전류계
PMMC 전류계 원리:
전류가 흐르는 도체를 자기장에 놓으면, 도체에 기계적 힘이 작용합니다. 이 도체가 이동 시스템에 연결되어 있다면, 코일의 움직임과 함께 포인터가 스케일 위로 움직입니다.
설명: 이름에서 알 수 있듯이, 이 종류의 측정 기기는 영구 자석을 사용합니다. 이것은 특히 DC 측정에 적합합니다. 여기서는 편향이 전류와 비례하므로, 전류 방향이 역전되면 포인터의 편향도 역전됩니다. 따라서 이 기기는 DC 측정에만 사용됩니다. 이 종류의 기기는 D Arnsonval형 기기라고 불립니다. 선형 스케일, 낮은 전력 소비, 높은 정확도 등의 장점이 있습니다. 주요 단점은 DC 양만 측정할 수 있고, 비용이 높다는 점입니다.
편향 토크,
여기서,
B = Wb/m² 단위의 플럭스 밀도.
i = 코일을 통과하는 전류 (암페어 단위).
l = 코일의 길이 (m 단위).
b = 코일의 폭 (m 단위).
N = 코일의 회전수.
PMMC 전류계 범위 확장:
이 종류의 기기에서 측정 범위를 확장할 수 있다는 것은 매우 특별합니다. 많은 사람들이 더 큰 전류를 측정하려면 새로운 전류계를 사야하거나, 구조를 변경해야한다고 생각할 것입니다. 그러나 사실은 그렇지 않습니다. 단순히 병렬로 셔트 저항을 연결하면 측정 범위를 확장할 수 있습니다. 이것은 기기가 제공하는 간단한 해결책입니다.
그림에서 I = 회로를 통과하는 총 전류 (암페어 단위).
Ish는 셔트 저항을 통과하는 전류 (암페어 단위).
Rm는 전류계 저항 (오옴 단위).
MI 전류계
이는 이동 철 기기로, AC와 DC 모두에 사용됩니다. 편향 θ는 전류의 제곱에 비례하므로, 전류의 방향이 어떻든 일관된 편향을 보입니다. 또한, 이들은 두 가지로 더 분류됩니다.
흡인형.
배척형.
토오크 방정식은 다음과 같습니다.
여기서,
I는 회로를 통과하는 총 전류 (암페어 단위).
L은 코일의 자기유도 (헨리 단위).
θ는 라디안 단위의 편향.
흡인형 MI 기기 원리:
자화되지 않은 연철을 자기장에 놓으면, 코일로 이끌어집니다. 이동 시스템이 연결되고 코일을 통해 전류가 흐르면, 자기장이 생성되어 연철 조각을 끌어당겨 편향 토크를 생성하고, 포인터가 스케일 위로 움직입니다.배척형 MI 기기 원리:
두 개의 철 조각이 같은 극성을 가진 전류를 통과시키면, 그들 사이에 배척이 발생하여 편향 토크를 생성하고, 포인터가 움직입니다.
MI 기기의 장점은 AC와 DC 모두를 측정할 수 있으며, 저렴하고 마찰 오차가 적으며 견고하다는 점입니다. 주로 AC 측정에 사용되며, DC 측정에서는 자기화로 인한 오차가 더 많아집니다.
전기다이나모미터형 전류계
이는 AC와 DC 전류 모두를 측정할 수 있습니다. 이제 PMMC와 MI 기기를 사용하여 AC와 DC 전류를 측정할 수 있는데, "왜 전기다이나모미터형 전류계가 필요할까?"라는 질문이 생길 수 있습니다. 답은 전기다이나모미터형 기기는 AC와 DC 모두에 대해 동일한 교정을 가지고 있기 때문입니다. 즉, DC로 교정되었다면, AC를 측정할 때도 다시 교정하지 않아도 됩니다.
전기다이나모미터형 전류계 원리:
고정 코일과 이동 코일 두 개가 있습니다. 두 코일에 전류가 흐르면, 등방향 토크가 발생하여 0 위치에 머물게 됩니다. 만약 한 쪽 토크의 방향이 전류의 방향과 반대가 되면, 일방향 토크가 발생합니다.
전류계의 경우, 직렬 연결이며 φ = 0
여기서, φ는 위상 각도입니다.
여기서,
I는 회로를 통과하는 전류 (암페어 단위).
M = 코일의 상호 유도.
이들은 자기화 오차가 없으며, AC와 DC 모두를 측정할 수 있습니다. 주요 단점은 토크 대 무게 비율이 낮고, 마찰 손실이 크며, 다른 측정 기기보다 비싸다는 점입니다.
정류기형 전류계
정류기형 전류계 원리:
이것은 AC 측정에 사용되며, 전류 변환기의 2차측에 연결됩니다. 2차측 전류는 1차측 전류보다 훨씬 작으며, 다리형 정류기에 연결되어 이동 코일 전류계에 연결됩니다.
장점:
고주파에서도 사용할 수 있습니다.
대부분의 범위에서 일정한 스케일.
단점은 온도에 따른 오차와 AC 작동 시 감도 감소입니다.
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