분류기

분류기(分流器) 또는 션트(shunt)는 전기 회로에서 온저항이 낮은 경로를 제공하도록 설계된 장치이다. 일반적으로 과전류를 방지하기 위해 시스템이나 전자 부품에서 전류를 우회시키는 데 사용된다. 전기 분류기는 전력 분배 시스템, 전기 측정 시스템, 자동차 및 해양 응용 분야를 포함한 다양한 응용 분야에서 일반적으로 사용된다.

 결함 있는 장치 우회 
한 가지 예는 직렬로 배선된 소형 크리스마스 등에 있다. 백열등 중 하나의 필라멘트가 타버리면, 타버린 전구에 전체 선 전압이 나타난다. 필라멘트가 타기 전에 병렬로 연결된 분류기 저항기는 타버린 필라멘트를 단락시켜 나머지 전구에 불이 들어오게 한다. 그러나 너무 많은 전구가 타버리면 분류기도 타버려 멀티미터를 사용하여 고장 지점을 찾아야 한다.

 태양광 발전 
태양광 발전에서 이 용어는 일반적으로 태양 전지의 전면 및 후면 접점 사이의 원치 않는 단락을 설명하는 데 널리 사용되며, 이는 주로 웨이퍼 손상으로 인해 발생한다.

 피뢰기 
기체로 채워진 튜브도 분류기로 사용될 수 있으며, 특히 피뢰기에 사용된다. 다른 비활성 기체와 마찬가지로 네온은 항복 전압이 높으므로 일반적으로 전류가 흐르지 않는다. 그러나 (방송탑 안테나와 같은) 직접적인 번개가 치면 분류기가 아크를 발생시켜 막대한 양의 전기를 접지로 유도하여 송신기 및 기타 장비를 보호한다.

또 다른 오래된 형태의 피뢰기는 고전압이 존재할 때 아크가 점프하는 간단하고 좁은 스파크 갭을 사용한다. 저렴한 솔루션이지만, 높은 트리거링 전압은 보호되는 회로로 전원이 공급되는 현대의 고체 전자 장치에 거의 보호 기능을 제공하지 않는다.

 전기적 노이즈 우회 

축전기는 고주파 노이즈가 부하 또는 다른 회로 구성 요소로 전파되기 전에 접지로 재지정하는 분류기로 사용된다.

 전자 필터 회로에서의 사용 
분류기라는 용어는 전자 필터 및 유사한 회로에서 사다리 토폴로지를 사용하여 라인과 공통 사이에 연결된 구성 요소를 지칭하는 데 사용된다. 이 용어는 신호 및 리턴 라인 사이에 연결된 분류기 구성 요소를 신호 라인을 따라 직렬로 연결된 구성 요소와 구별하는 데 사용된다. 더 일반적으로, 분류기라는 용어는 다른 구성 요소와 병렬로 연결된 구성 요소에 사용될 수 있다. 예를 들어, 분류기 M-파생 하프 섹션은 필터 설계의 영상 임피던스 방법에서 흔히 사용되는 필터 섹션이다.Matthaei, Young, Jones Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures, p66, McGraw-Hill 1964

 분류기로서의 다이오드 
장치가 신호 또는 전원 공급 장치의 역극성에 취약한 경우, 회로를 보호하기 위해 다이오드가 사용될 수 있다. 회로와 직렬로 연결되면 역전류를 단순히 방지하지만, 병렬로 연결되면 역전압 공급을 분류기하여 퓨즈 또는 다른 전류 제한 회로를 개방할 수 있다.

모든 반도체 다이오드는 임계 전압(일반적으로 0.5볼트에서 1볼트 사이)을 가지고 있으며, 이 전압을 초과해야만 정상적으로 허용되는 방향으로 상당한 전류가 흐른다. 두 개의 역평행 분류기 다이오드(각 방향으로 전류를 전도하기 위한 하나)는 과부하로부터 후속 구성 요소를 보호하기 위해, 그들을 통과하는 신호를 그들의 임계 전압 이하로 제한하는 데 사용될 수 있다.

 회로 보호로서의 분류기 

회로를 과전압으로부터 보호해야 하고, 전원 공급 장치에 그러한 과전압을 발생시킬 수 있는 고장 모드가 있는 경우, 회로는 일반적으로 크로바 회로라고 불리는 장치로 보호될 수 있다. 이 장치는 과전압을 감지하면 전원 공급 장치와 그 리턴 사이에 단락을 발생시킨다. 이는 즉각적인 전압 강하(장치 보호)와 순간적인 고전류를 유발하여 전류 감지 장치(예: 퓨즈 또는 회로 차단기)를 개방시킬 것으로 예상된다. 이 장치는 실제 크로바를 부스 바 (노출된 전기 도체) 세트 위에 떨어뜨리는 것에 비유하여 크로바라고 불린다.

 전투 단락 

군함에서는 전투에 들어가기 전에 필수 장비의 퓨즈에 전투 단락 분류기를 설치하는 것이 일반적이다. 이는 장비에 대한 전원 공급을 제거하는 것이 적절한 반응이 아닌 시기에 과전류 보호를 우회한다.

 회로에 직렬로 연결되지만 계측기를 분류기하는 경우 
다음 장의 서론으로, 이 그림은 "분류기 저항기"라는 용어가 무엇을 분류기하는지에 대한 맥락에서 이해되어야 함을 보여준다.

이 예에서 저항기 RL은 (부하 L에 대한) "분류기 저항기"로 이해될 수 있는데, 이 저항기가 부하 L 주변으로 전류를 흐르게 하기 때문이다. RL은 부하 L과 병렬로 연결된다.

그러나 직렬 저항기 RM1과 RM2는 낮은 옴 저항기(사진과 같음)이며, 계측기 M1과 M2 주변으로 전류를 흐르게 하여 해당 계측기에 대한 분류기 저항기 역할을 한다. RM1과 RM2는 M1과 M2와 병렬로 연결된다. 계측기 없이 보면 이 두 저항기는 이 회로에서 직렬 저항기로 간주될 것이다.

 전류 측정에 사용 


전류계 분류기는 특정 전류계로 직접 측정하기에는 너무 큰 전류 값을 측정할 수 있게 한다. 이 경우, 매우 낮지만 정확하게 알려진 저항을 가진 별도의 분류기 저항기가 전압계와 병렬로 배치되어, 측정될 전류의 거의 전부가 분류기를 통해 흐르게 된다(전압계의 매우 높은 내부 저항이 전류의 극히 작은 부분을 차지하여 무시할 수 있다고 가정할 경우). 저항은 결과적인 전압 강하가 측정 가능하지만 전기 회로를 방해하지 않을 만큼 충분히 낮도록 선택된다. 분류기를 가로지르는 전압은 흐르는 전류에 비례하므로, 측정된 전압은 전류 값을 직접 표시하도록 스케일링될 수 있다.Manual of Electric Instruments, General Electric, 1949, pages 8–9Terrell Croft, American Electricians' Handbook, McGraw-Hill, 1948 p. 70

분류기는 최대 전류 및 해당 전류에서의 전압 강하로 정격이 매겨진다. 예를 들어, 500 A, 75 mV 분류기는 마이크로옴 150 의 저항, 500 암페어의 최대 허용 전류를 가지며, 해당 전류에서 전압 강하는 75 밀리볼트가 된다. 관례상 대부분의 분류기는 최대 정격 전류에서 작동할 때 50 mV, 75 mV 또는 100 mV를 강하하도록 설계되었으며, 대부분의 전류계는 50, 75 또는 100 mV의 전체 스케일 편향을 가진 분류기와 전압계로 구성된다. 모든 분류기는 연속(2분 이상) 사용에 대한 디레이팅 계수를 가지며, 66%가 가장 일반적이므로 예시 분류기는 330 A(및 50 mV 강하) 이상으로 더 오래 작동해서는 안 된다.

이러한 제한은 분류기가 더 이상 올바르게 작동하지 않는 열적 한계 때문이다. 일반적인 분류기 재료인 망가닌의 경우, 80 °C에서 열적 표류가 발생하기 시작하고, 120 °C에서는 열적 표류가 심각한 문제가 되어 분류기 설계에 따라 오차가 몇 퍼센트가 될 수 있으며, 140 °C에서는 풀림으로 인해 망가닌 합금이 영구적으로 손상되어 저항 값이 위아래로 표류한다.

측정되는 전류가 또한 고전압 전위에 있을 경우, 이 전압은 연결 리드와 측정 기기 자체에도 존재한다. 때때로 이 문제를 피하기 위해 분류기가 리턴 레그(접지 측)에 삽입된다. 분류기에 대한 일부 대안은 측정기를 고전압 회로에 직접 연결하지 않음으로써 고전압으로부터 절연을 제공할 수 있다. 이러한 절연을 제공할 수 있는 장치의 예로는 홀 효과 전류 센서와 변류기(클램프 미터 참조)가 있다. 전류 분류기는 홀 효과 장치보다 더 정확하고 저렴하다고 간주된다. 이러한 장치의 일반적인 정확도 사양은 ±0.1%, ±0.25% 또는 ±0.5%이다.

토마스 유형 이중 망가닌 벽 분류기와 MI 유형(개선된 토마스 유형 설계)은 양자 홀 효과로 대체된 1990년까지 NIST 및 기타 표준 연구소에서 옴의 법적 기준으로 사용되었다. 토마스 유형 분류기는 양자 홀 효과를 사용하는 것이 시간이 많이 걸리는 과정이므로 매우 정확한 전류 측정을 위한 2차 표준으로 여전히 사용된다. 이러한 유형의 분류기의 정확도는 설정 저항의 연간 드리프트에서 ppm 및 서브 ppm 스케일로 측정된다.

회로가 한쪽이 접지된 경우, 전류 측정 분류기는 접지되지 않은 도체 또는 접지된 도체에 삽입될 수 있다. 접지되지 않은 도체에 있는 분류기는 접지에 대한 전체 회로 전압에 대해 절연되어야 한다. 측정 기기는 본질적으로 접지로부터 절연되어 있거나, 상대적으로 높은 공통 모드 전압과 기기 내부의 낮은 전압 사이에 저항 전압 분배기 또는 절연 증폭기를 포함해야 한다. 접지된 도체에 있는 분류기는 분류기를 우회하는 누설 전류를 감지하지 못할 수 있지만, 접지에 대한 높은 공통 모드 전압을 경험하지는 않는다. 부하는 접지로의 직접 경로에서 제거되며, 이는 제어 회로에 문제를 일으키거나 원치 않는 방출을 초래하거나 둘 다를 유발할 수 있다.

 같이 보기 
 부담 전압
 분권 발전기
 분권 전동기
 분류기 점퍼
 제로옴 링크
 퓨즈
 비드 (전자 부품)

 각주 

 외부 링크 


분류:전기공학