이전 섹션에 표시된 설계의 대부분 오옴계는 비교적 낮은 전압, 보통 9볼트 이하의 배터리를 사용합니다. 이는 수 메가옴(MΩ) 미만의 저항을 측정하는 데는 완벽하게 적합하지만, 매우 높은 저항을 측정해야 할 때 9볼트 배터리는 전기 기계식 미터 운동을 작동시키기에 충분한 전류를 생성하기에 충분하지 않습니다.
또한, 이전 장에서 논의했듯이 저항은 항상 안정된(선형적인) 양은 아닙니다. 이는 특히 비금속의 경우에 해당합니다. 작은 공극(1인치 미만)에 대한 전류 과전압 그래프를 떠올려 보세요.
이것이 비선형 전도의 극단적인 예이기는 하지만, 다른 물질은 고전압에 노출되면 유사한 절연/전도 특성을 보입니다. 분명히 저전압 배터리를 전원으로 사용하는 오옴계는 가스의 이온화 전위나 절연체의 파괴 전압에서 저항을 측정할 수 없습니다. 그러한 저항 값을 측정해야 하는 경우 고전압 오옴계 외에는 아무것도 충분하지 않습니다.
간단한 고전압 오옴계
고전압 저항 측정의 가장 직접적인 방법은 앞서 조사한 오옴계의 기본 설계와 동일한 기본 설계에서 더 높은 전압 배터리를 간단히 대체하는 것을 포함합니다.
그러나 일부 재료의 저항은 인가 전압에 따라 변하는 경향이 있으므로 다양한 조건에서 저항을 측정하기 위해 이 오옴계의 전압을 조정할 수 있는 것이 유리할 것입니다.
불행히도, 이는 미터에 대한 교정 문제를 야기할 것입니다. 미터의 움직임이 특정 양의 전류로 풀 스케일을 편향하는 경우, 소스 전압이 변함에 따라 미터의 풀 스케일 범위(옴)가 변할 것입니다. 소스 전압을 변화시키는 동안 이 옴계의 테스트 리드에 안정적인 저항을 연결한다고 상상해 보세요. 전압이 증가함에 따라 미터의 움직임을 통해 더 많은 전류가 흐르게 되어 편향이 더 커집니다. 실제로 필요한 것은 적용된 전압에 관계없이 측정된 안정적인 저항 값에 대해 일관되고 안정적인 편향을 생성하는 미터의 움직임입니다.
메가미터
이러한 설계 목표를 달성하려면 특별한 계측기 동작이 필요하며, 이는 메가옴미터 또는 메거라고 알려진 이러한 계측기에만 있는 고유한 동작입니다.
위 그림에서 번호가 매겨진 직사각형 블록은 와이어 코일의 단면 표현입니다. 이 세 개의 코일은 모두 바늘 메커니즘과 함께 움직입니다. 바늘을 설정된 위치로 되돌리는 스프링 메커니즘은 없습니다. 움직임에 전원이 공급되지 않으면 바늘이 무작위로 "떠다닙니다." 코일은 다음과 같이 전기적으로 연결됩니다.
테스트 리드(개방 회로) 사이에 무한 저항이 있는 경우 코일 1에는 전류가 흐르지 않고 코일 2와 3에만 전류가 흐릅니다. 전원이 공급되면 이러한 코일은 두 자석 극 사이의 틈새에 중심을 맞추려고 하며 바늘을 눈금의 오른쪽으로 완전히 밀어 "무한대"를 가리킵니다.
코일 1을 통과하는 모든 전류(테스트 리드 사이에 연결된 측정 저항을 통과)는 바늘을 눈금 왼쪽으로, 다시 0으로 이동시키는 경향이 있습니다. 미터 이동의 내부 저항 값은 테스트 리드가 함께 단락될 때 바늘이 정확히 0Ω 위치로 휘도록 교정됩니다.
배터리 전압의 모든 변화는 두 코일 세트(바늘을 오른쪽으로 구동하는 코일 2와 3, 바늘을 왼쪽으로 구동하는 코일 1)에서 생성된 토크에 영향을 미치므로 이러한 변화는 운동의 교정에 영향을 미치지 않습니다. 다시 말해, 이 오옴계 운동의 정확도는 배터리 전압의 영향을 받지 않습니다. 측정된 저항의 주어진 양은 배터리 전압이 얼마나 많거나 적든 특정 바늘 편향을 생성합니다.
전압 변화가 미터 표시에 미치는 유일한 효과는 측정된 저항이 인가된 전압에 따라 변하는 정도입니다. 따라서 메거를 사용하여 가스 방전 램프의 저항을 측정한다면 저전압의 경우 매우 높은 저항(바늘이 눈금의 가장 오른쪽에 있음)을 나타내고 고전압의 경우 낮은 저항(바늘이 눈금의 왼쪽으로 이동)을 나타냅니다. 이는 바로 우수한 고전압 오옴계에서 기대하는 바입니다. 즉, 다양한 상황에서 대상 저항을 정확하게 나타내는 것입니다.
최대의 안전을 위해 대부분의 메거에는 높은 DC 전압(최대 1000볼트)을 생성하는 핸드 크랭크 발전기가 장착되어 있습니다. 미터기 작업자가 고전압으로 인해 충격을 받으면 그 상태는 자체적으로 교정되어 자연스럽게 발전기 크랭크를 멈추게 됩니다! 때로는 "슬립 클러치"를 사용하여 다양한 크랭크 조건에서 발전기 속도를 안정화하여 빠르게 또는 느리게 크랭크하든 상당히 안정적인 전압을 제공합니다. 발전기의 여러 전압 출력 레벨은 선택기 스위치를 설정하여 사용할 수 있습니다.
이 사진에는 간단한 핸드 크랭크 메가가 나와 있습니다.
일부 메거는 출력 전압에서 더 큰 정밀도를 제공하기 위해 배터리로 구동됩니다. 안전상의 이유로 이러한 메거는 순간 접촉 푸시버튼 스위치로 작동되므로 스위치를 "켜짐" 위치에 두어서는 안 되며 미터 작동자에게 상당한 충격 위험을 초래할 수 없습니다.
진짜 메거스
실제 메거에는 Line , Earth , Guard라는 라벨이 붙은 세 개의 연결 단자가 장착되어 있습니다 . 회로도는 앞서 보여준 단순화된 버전과 매우 유사합니다.
저항은 Line과 Earth 단자 사이에서 측정되며, 여기서 전류는 코일 1을 통해 이동합니다. "Guard" 단자는 한 저항을 다른 저항과 분리해야 하는 특수 테스트 상황을 위해 제공됩니다. 예를 들어, 2선 케이블에서 절연 저항을 테스트해야 하는 다음 시나리오를 살펴보겠습니다.
도체에서 케이블 외부까지의 절연 저항을 측정하려면 메거의 "라인" 리드를 도체 중 하나에 연결하고 메거의 "어스" 리드를 케이블 덮개에 감긴 와이어에 연결해야 합니다.
이 구성에서, 메거는 한 도체와 외부 덮개 사이의 저항을 읽어야 합니다. 아니면 읽을까요? 모든 절연 저항을 저항 기호로 나타낸 회로도를 그리면 다음과 같습니다.
2번째 도체와 덮개 사이의 저항(R c2-s )만 측정하는 것이 아니라, 실제로 측정할 것은 도체 간 저항(R c1-c2 )과 1번째 도체와 덮개 사이의 저항(R c1-s )의 직렬 조합과 병렬인 저항입니다. 이 사실이 중요하지 않다면 구성된 대로 테스트를 진행할 수 있습니다. 2번째 도체와 덮개 사이의 저항(R c2-s ) 만 측정하려면 메거의 "Guard" 단자를 사용해야 합니다.
이제 회로도는 다음과 같습니다.
"Guard" 단자를 첫 번째 도체에 연결하면 두 도체가 거의 동일한 전위에 놓입니다. 두 도체 사이에 전압이 거의 없거나 전혀 없으면 절연 저항은 거의 무한하므로 두 도체 사이에 전류가 없습니다 . 결과적으로 메거의 저항 표시는 첫 번째 도체의 절연을 통해 누설되는 전류가 아닌 두 번째 도체의 절연, 케이블 덮개 및 감긴 와이어를 통한 전류에만 기반합니다.
메거는 현장 계측기입니다. 즉, 휴대할 수 있도록 설계되어 작업 현장에서 기술자가 일반 오옴계만큼 쉽게 조작할 수 있습니다. 젖거나 열화된 절연으로 인해 전선 사이의 고저항 "단락" 고장을 확인하는 데 매우 유용합니다. 이렇게 높은 전압을 사용하기 때문에 일반 오옴계만큼 스트레이 전압(도체 간의 전기화학 반응으로 생성되거나 이웃 자기장에 의해 "유도"되는 1볼트 미만의 전압)의 영향을 받지 않습니다.
하이팟 테스터
전선 절연에 대한 보다 철저한 테스트를 위해 일반적으로 하이포트 테스터 라고 하는 또 다른 고전압 오옴계를 사용합니다. 이러한 특수 계측기는 1kV를 초과하는 전압을 생성하며 오일, 세라믹 절연체 및 기타 고전압 계측기의 무결성의 절연 효과를 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 고전압을 생성할 수 있기 때문에 최대한 주의해서 작동해야 하며, 훈련된 인력만 작동해야 합니다.
하이포트 테스터와 심지어 메거(특정 조건에서)도 잘못 사용하면 전선 절연을 손상 시킬 수 있다는 점에 유의해야 합니다 . 절연 재료가 과도한 전압을 인가하여 파괴 되면 전기 절연 능력이 손상됩니다. 다시 말하지만, 이러한 계측기는 훈련된 인력만 사용해야 합니다.