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협상의 경제 이론은 자원 할당, 시장 조건 및 대안 옵션이 교섭력에 어떻게 영향을 미치는지에 중점을 둔다. BATNA (Best Alternative to a Negotiated Agreement) 개념은 이 맥락에서 중요한 역할을 하며, 당사자의 교섭력은 협상 외부에서 그들의 선택 사항의 매력도에 의해 크게 결정된다고 가정한다. 이 관점에 따르면, BATNA가 더 유리할수록 당사자의 교섭력은 더 커진다. 왜냐하면 그들이 협상 테이블에서 떠날 때 잃을 것이 적기 때문이다.
게임 이론과 협상.
게임 이론은 협상 상황을 분석하기 위한 수학적 틀을 제공하며, 당사자들이 결과를 극대화하기 위해 사용할 수 있는 전략에 대한 통찰력을 제공한다. 예를 들어, 내시 균형은 다른 당사자들이 전략을 변경하지 않는 동안 어떤 당사자도 전략을 변경하여 이득을 얻을 수 없는 상황을 설명하며, 전략적 상호작용에서 힘의 균형을 강조한다. 최후통첩 게임은 자원을 분배하는 방법을 제안하는 힘이, 그러한 제안이 공평하지 않더라도 분배 결과에 극적으로 영향을 미칠 수 있음을 보여주는 또 다른 게임 이론 모델이다.
교섭력에 대한 여러 공식이 고안되었다. 1951년에 미국의 경제학자 닐 W. 체임벌린이 제시한 인기 있는 공식은 다음과 같다.
또 다른 공식에서 교섭력은 한 당사자가 다른 참가자에게 영향을 미칠 수 있는 능력과 그 당사자에게 합의에 도달하지 못했을 때 발생하는 비용의 비율로 표현된다.
이러한 공식과 더 정확하게 정의된 변수를 가진 더 복잡한 모델은 협상 전후 당사자의 특성과 행동을 기반으로 특정 범위의 결과 중에서 특정 결과가 관찰될 확률을 예측하는 데 사용된다.
구매력.
구매력 또는 바잉파워(buying power)는 구매자와 공급업체와 관련된 특정 유형의 교섭력이다. 예를 들어, 소매업체는 시장 점유율이 크거나 대량 구매를 할 수 있는 경우 소규모 공급업체에 가격을 지시할 수 있다.
현대 경제학 이론에서 두 당사자 간의 협상 결과는 종종 내시 협상 해법으로 모델링된다. 예를 들어, 당사자 A와 B가 협력하여 formula_5의 잉여를 창출할 수 있다고 가정하자. 당사자들이 합의에 도달하지 못하면 당사자 A는 formula_6의 보수를 받고 당사자 B는 formula_7의 보수를 받는다. 만약 formula_8이면, 합의에 도달하면 더 큰 총잉여를 얻을 수 있다. 일반화된 내시 협상 해법에 따르면, 당사자 A는 formula_9를 얻고 당사자 B는 formula_10를 얻는데, 여기서 formula_11이다. formula_12를 도출하는 다양한 방법이 있다. 예를 들어, 루빈스타인(Rubinstein, 1982)은 교대 제안이 있는 협상 게임에서 당사자 A가 당사자 B보다 훨씬 더 인내심이 강할 때 formula_12가 formula_14에 가깝고, 양 당사자가 동일하게 인내심이 강할 경우 formula_12는 formula_16와 같다는 것을 보여주었다. 이 경우 당사자 A의 보수는 formula_12와 formula_6에 비례하여 증가하므로, 두 매개변수는 당사자 A의 힘의 다른 측면을 반영한다. 두 매개변수를 명확히 구별하기 위해 Schmitz와 같은 일부 저자들은 formula_12를 당사자 A의 교섭력으로, formula_6를 당사자 A의 교섭 위치로 언급한다. 대표적인 적용 분야는 재산권 접근법을 기업이론에 적용하는 것이다. 이 적용 분야에서는 formula_12가 종종 formula_16로 외생적으로 고정되는 반면, formula_6와 formula_7는 두 당사자의 투자에 의해 결정된다.
케미컬 컨트롤(chemical control)은 화학 방제, 화학 조절로 번역되며 다음을 의미한다.
관정(管井) 또는 관우물은 긴 너비의 스테인리스강 튜브나 파이프를 지하에 뚫어 만든 우물의 일종이다. 아래쪽 끝에는 여과기가 장착되어 있으며, 펌프가 물을 끌어올려 관개에 사용한다. 필요한 우물의 깊이는 지하수위의 깊이에 따라 달라진다.
관정은 1860년대 영국의 수문학자 존 노턴이 발명하고 특허를 받았다. 그의 관정 버전은 1868년 영국의 아비시니아 원정 동안 전진하는 부대에 지하수를 공급하는 데 사용되었다. 영국군에게 매우 성공적이었기 때문에 "아비시니아 우물"로 알려지게 되었고, 영국 및 다른 지역에서 안정적인 물 공급을 위해 널리 채택되었다.
임시 저수지.
관정 출구에는 작은 물 저수지가 만들어진다. 이 저수지는 지역 주민들이 다양한 용도로 물을 사용하는 데 사용된다.
케이싱.
관정 케이싱은 "다운-더-홀"형 수동 펌프의 입구, 실린더, 피스톤 밸브 및 상승 주관을 수용한다. 시추공의 외부 표면이 붕괴되는 것을 방지하기 위한 케이싱은 일시적으로 또는 영구적으로 필요할 수 있으며, 종종 PVC 파이프로 만들어지는데, 이는 저렴하고 비활성이라는 장점이 있다.
관정 구멍 아래로의 침투는 위생 밀봉으로 방지된다. 대수층 위의 지면에서 발생하는 침투는 평이한 케이싱의 길이에 의해 차단된다. 펌핑될 물은 케이싱 하부의 슬롯을 통해 유입된다.
비교적 부드러운 지반의 대수층에서 추출된 물은 일반적으로 모래나 실트 입자를 포함하고 있어 펌프 밸브와 실린더의 빠른 마모를 유발할 수 있다(그리고 소비자들의 불만을 야기할 수 있습니다). 이러한 입자가 펌프에 도달하는 것을 방지하는 방법은 스크리닝과 모래/자갈 채움의 두 가지 일반적인 유형이 있다.
스크리닝.
가장 간단한 장치에서는 케이싱에 단순히 슬릿이 절단된다. 더 정교한 컴팩트 스크린은 상업적으로 구매할 수 있다. 일부는 펌프 입구에 볼트로 고정할 수 있다. 사용되는 재료에는 직조된 철사와 인조 직물이 포함되며, 후자는 펌프 입구 어셈블리 주위에 감쌀 수 있다.
모래/자갈 채움.
분류된 모래와 자갈은 시추공 상단에서 채워질 수 있다. 더 컴팩트하고 미리 결합된 모래 및 자갈 팩은 상업적으로 구매할 수 있다. 이들 중 일부는 펌프 입구 어셈블리의 일부를 형성할 수도 있다. 모래 및 자갈 채움은 물에 있는 입자가 스크린에 도달하기 전에 제거하여, 그렇지 않으면 스크린을 통과했을 입자를 제거하는 것을 목표로 한다.
지하수 안전.
관정의 도입은 방글라데시에서 심각한 비소 중독을 초래했다. 방글라데시 일부 지역의 토양에는 고농도의 비소가 자연적으로 존재한다.
드람(dram, 영국식 대체 철자: drachm, 약사 기호: ʒ 또는 ℨ, 약칭 dr)은 상형에서 사용하는 질량 단위이자 약형에서 사용하는 질량 및 부피 단위이다. 원래 고대 그리스에서 주화이자 무게 단위였다. 부피 단위는 더 정확하게 액량 드람(fluid dram), 액량 드라크마(fluid drachm), 플루이드람(fluidram), 플루이드라크마(fluidrachm)라고 불린다(약칭 fl dr, ƒ 3 또는 fʒ).
고대 질량 단위.
1 드라크마의 주화는 스타테르, 드라크마 또는 드라크마로 알려져 있다. 오스만 디르함 (&lt;bdi&gt;&lt;/bdi&gt;)은 사산 왕조 드라크마를 기반으로 했으며, 사산 왕조 드라크마는 다시 로마 드람/드라크마를 기반으로 했다.
영국 질량 단위.
영국 1878년 도량형법은 약형에 대한 검증 및 결과적인 스탬핑을 도입하여 이를 공식적으로 인정된 측정 단위로 만들었다. 1900년까지 영국은 철자를 다르게 하여 상형과 약형 사이 단위 구분을 강화했다.
현대 질량 단위.
상형에서 드람은 파운드 또는 온스의 질량이다. 드람은 그레인 또는 정확히 그램이다.
20세기 중반까지 미국에서 널리 사용되었던 약형에서 드람은 약형 파운드(lb ap) 또는 약형 온스(oz ap 또는 ℥)의 질량이다(약형 파운드와 약형 온스는 각각 트로이 파운드(lb t) 및 트로이 온스(oz t)와 같다). 약형 드람은 또는 또는 정확히 그램과 같다.
또한 "드람"은 산탄총 포탄의 화약량을 측정하는 데 사용되며, 상형 드람으로 표시된 흑색 화약의 양을 나타낸다.
액량 드람(또는 영국식 철자로는 액량 드라크마)은 액량 온스로 정의되며, 다음 값과 같다.
19세기 초에는 찻숟가락이 의료 처방에 있어 1 액량 드람(60 미님)과 같은 것으로 간주되었다. 그러나 1876년에는 찻숟가락이 80~85 미님으로 늘어나, 의약품 용량에는 적합하지 않게 되었다. 오늘날 미국의 찻숟가락 하나는 4.92892159375 ml와 같으며, 이는 미국 액량 온스의 , 미국 액량 드람의 , 80 미국 미님과 같다.
현재 의약품은 미터법 단위로 측정되지만, 액량 드람은 여전히 약병 용량을 측정하는 데 사용된다.
드람은 비공식적으로 소량의 증류주, 특히 스카치 위스키를 의미하는 데 사용된다. 이 단위는 주류를 제공하는 시설에 대한 미국 법률 용어인 드램샵이라는 문구에서 사용된다.
"Where'd you get your whiskey, where'd you get your dram?"이라는 가사는 남북전쟁 이전의 전통적인 미국 노래 "Cindy"의 일부 버전에 나온다. 몬티 파이튼의 노래 "브루스스 필로소퍼스 송"에는 "토머스 홉스는 드람을 좋아했다"는 가사가 있다. 미국의 옛날 음악 전통에는 "Gie the Fiddler a Dram"이라는 곡이 있는데, "gie"는 "give"의 스코트어 단어로, 이민자들이 가져왔고 당시 애팔래치아에 살던 후손들이 흔히 사용했다. 블루그래스 음악에서 인기 있는 전통 노래인 "Little Maggie"는 제목의 등장인물이 "손에 드람 잔을 들고 있다"고 언급한다.
TV 시리즈 아처의 에피소드 "Double Indecency"에서 셰릴/캐롤이라는 캐릭터는 10 드람의 들쥐 피를 가지고 다니며 택시 요금을 그것으로 지불하겠다고 제안하기도 했다.
프랭크 허버트의 듄에서, 프레멘족은 사막 행성 아라키스에서 극도로 귀한 자원인 물을 정확하게 세고 절약하기 위해 드라크마(및 그 분수)를 포함하는 정교한 측정 시스템을 사용한다.
비디오 게임 Caves of Qud에서는 물이 주요 화폐로 사용되며, 드람 단위로 측정된다.
치형 벨트(toothed belt) 또는 타이밍 벨트(timing belt)는 안쪽 표면에 성형된 톱니가 있는 유연한 벨트이다. 치형 벨트는 일반적으로 일치하는 톱니 풀리 또는 사슬 톱니 위에서 작동하도록 설계된다. 치형 벨트는 높은 동력 전달이 요구되는 다양한 기계 장치에 사용된다.
설계 및 적용.
타이밍 벨트, 치형 벨트, 코그 벨트 또는 동기 벨트는 미끄러지지 않는 기계식 구동 벨트이다. 이들은 안쪽 표면에 성형된 톱니가 있는 유연한 벨트로 만들어진다. 벨트는 일치하는 톱니 풀리 또는 사슬 톱니 위에서 작동한다. 올바르게 장력이 가해지면 이러한 종류의 벨트는 미끄러짐이 없으며, 인덱싱 또는 타이밍 목적으로 움직임을 전달하는 데 자주 사용된다(따라서 이름이 붙여졌다). 이들은 종종 체인이나 기어 대신 사용되므로 소음이 적고 윤활유가 필요 없다.
치형 벨트는 재봉틀, 복사기 등 다양한 기계 장치에 널리 사용된다. 치형 벨트의 주요 용도는 자동차나 오토바이 엔진의 내연 기관 내에서 캠샤프트를 구동하는 데 사용되는 타이밍 벨트이다.
치형 벨트는 마찰 구동 벨트보다 더 많은 동력을 전달할 수 있으므로 고출력 변속에 사용된다. 여기에는 일부 모터사이클, 특히 후기 할리데이비슨의 일차 구동과 드래그 레이싱에 사용되는 슈퍼차저가 포함된다.
로택스 532와 같은 고속 2행정 기관으로 구동되는 초경량 항공기는 치형 벨트 감속 구동을 사용하여 더 조용하고 효율적인 저속 프로펠러를 사용할 수 있게 한다. 일부 아마추어 제작 항공기는 자동차 엔진으로 구동되며 코그 벨트 감속 구동 장치를 사용한다.
길머 벨트는 기계에서 축 사이의 동력을 전달하는 데 사용되는 기계 벨트의 브랜드 또는 상표명이었다. 길머 벨트는 1949년 이후 L. H. 길머 회사에서 원래 판매되었으며, 가장 초기 치형 벨트 디자인 중 하나를 대표한다. 길머 벨트는 사다리꼴 톱니를 사용하여 톱니 풀리의 일치하는 홈과 맞물려 움직이는 부품 간의 동기화를 유지한다. 길머라는 이름으로 더 이상 벨트가 판매되지는 않지만, 열광적인 사람들은 여전히 치형 벨트를 길머 벨트라고 부를 가능성이 높다.
치형 벨트는 직물 보강재 위에 유연한 중합체로 만들어진다. 원래는 천연 섬유 위에 고무였지만, 재료 과학의 발전은 이러한 벨트의 수명을 크게 늘리는 데 상당한 영향을 미쳤다. 여기에는 천연 고무에서 합성 고무 및 폴리우레탄으로의 변화, 그리고 보강재에 강철, 나일론, 케블라 (또는 기타 아라미드 섬유) 및 탄소 섬유의 채택이 포함되었다.
벨트 고장.
치형 벨트는 점진적 고장과 파국적 고장의 두 가지 고장 모드를 가진다. 벨트의 수명 동안 어느 한 쪽 고장의 위험이 증가하므로, 심하게 스트레스를 받는 벨트는 종종 서비스 수명이 주어지고 이러한 고장이 발생하기 전에 교체되는 것이 일반적이다.
한 가지 고장 모드는 톱니 모양의 점진적인 마모로, 결국 닳아버린 톱니 위로 미끄러짐이 발생할 수 있다. 벨트는 종종 계속 작동하지만, 축 간의 상대 타이밍이 변경된다.
파국적 고장 모드는 벨트와 직물 보강재 사이의 박리로 인해 발생한다. 이는 노화와 마모로 인해 발생할 수 있지만, 종종 벨트의 오용, 특히 초기 설치 중에 가속화된다. 벨트를 좁은 반경으로 구부려 과부하를 가하는 것은 손상의 일반적인 원인이다. 이는 벨트의 설계 축에서 벗어나 구부리거나, 비틀거나, 도구로 제자리에 지렛대처럼 끼우거나, 올바른 축으로 구부리지만 너무 작은 반경으로 구부리거나, 심지어 보관 중에 벨트를 매듭 짓는 것을 포함한다. 특히 천연 고무 벨트의 또 다른 원인은 오일 오염, 특히 보강 직물이 노출되어 위킹 효과를 유발할 수 있는 가장자리에 대한 오염이다.
타이밍 벨트가 끊어지는 것은 극히 드물다. 더 흔한 것은 벨트가 박리되어 풀리에 닿는 톱니에서 직물 강도 부재가 분리되는 것이다. 그러면 벨트는 종종 풀리에서 벗겨져 추가로 손상되거나, 잘리거나, 끊어질 수 있다. 마모된 톱니는 주의 깊은 검사로 감지할 수 있지만, 내부 열화는 안정적으로 감지할 수 있는 것으로 간주되지 않으므로 서비스 수명 준수가 중요하다.
레인 센서(rain sensor), 우적 센서, 우량 센서, 빗물 센서 또는 레인 스위치(rain switch)는 강우에 의해 작동되는 스위칭 장치이다. 레인 센서에는 두 가지 주요 응용 분야가 있다. 첫째는 자동 관개 시스템에 연결된 물보전 장치로, 강우 시 시스템이 정지하도록 한다. 둘째는 자동차 내부를 비로부터 보호하고 자동 윈드스크린 와이퍼 모드를 지원하는 데 사용되는 장치이다.
레인 센서는 전반사 원리로 작동한다. 윈드실드의 투명한 부분에 45도 각도로 조사된 적외선은 반사되어 차량 내부의 센서에 감지된다. 비가 올 때, 젖은 유리는 빛을 산란시키고 센서로 반사되는 빛의 양이 줄어든다.
전문 위성 통신 안테나의 추가 응용 분야는 안테나 급전부의 개구부에 레인 블로어를 작동시켜, 가압된 건조한 공기를 도파관 내부에 유지하는 마일라 커버에서 물방울을 제거하는 것이다.
관개 센서.
관개 시스템용 레인 센서는 무선 및 유선 버전으로 모두 제공되며, 대부분 비가 올 때 팽창하고 마르면서 다시 수축하는 흡습성 디스크를 사용한다. 흡습성 디스크 스택에 의해 전기 스위치가 눌리거나 해제되며, 건조 속도는 일반적으로 스택에 도달하는 환기량을 제어하여 조절된다. 그러나 빗물 측정에 팁핑 버킷 또는 전도성 프로브를 사용하는 일부 전기식 센서도 시판되고 있다. 무선 및 유선 버전 모두 유사한 메커니즘을 사용하여 관개 컨트롤러에 의한 급수를 일시적으로 중단시킨다. 특히 이들은 관개 컨트롤러의 센서 단자에 연결되거나 솔레노이드 밸브 공통 회로와 직렬로 설치되어 비가 감지되면 어떠한 밸브도 열리지 않도록 한다.
일부 관개 레인 센서에는 동결 센서도 포함되어 있어, 특히 겨울철에도 관개 시스템이 사용되는 경우 시스템이 동결 온도에서 작동하는 것을 방지한다.
플로리다주, 뉴저지주, 미네소타주, 코네티컷주 및 텍사스주의 대부분 지역에서 새로운 잔디 스프링클러 시스템에는 어떤 종류의 센서가 필요하다.
자동차 센서.
1958년 제너럴 모터스의 캐딜락 사업부는 비가 올 경우 컨버터블 지붕을 닫고 열린 창문을 올리기 위해 다양한 전기 모터를 작동시키는 수분 감지 스위치를 특별히 제작된 캐딜락 엘도라도 비아리츠 모델에 실험했다. 이러한 첫 번째 장치는 1950-51년경 제작된 르 사브르라는 콘셉트 차량에서 동일한 목적으로 사용된 것으로 보인다.
제너럴 모터스의 컨버터블 지붕용 자동 레인 센서는 1950년대 쉐보레 벨 에어와 같은 차량에 딜러 설치 옵션으로 제공되었다.
1996년형 모델부터 캐딜락은 다시 자동 레인 센서가 장착된 차량을 선보였다. 이번에는 윈드실드 와이퍼를 자동으로 작동시키고 필요에 따라 속도를 조절하는 기능이었다.
2017년 12월, 테슬라 (기업)는 OTA 업데이트 (2017.52.3)를 통해 AP2.x 차량이 전용 센서 없이 온보드 카메라를 활용하여 수동으로 비를 감지할 수 있도록 지원하기 시작했다.
이 기능이 있는 대부분의 차량은 제어 컬럼에 자동 위치가 있다.
레인 센서의 물리학.
가장 흔한 현대 레인 센서는 전반사 원리에 기반을 둔다. 항상 적외선 빛이 차량 내부에서 윈드실드 안으로 45도 각도로 조사된다. 유리가 건조하면 전반사를 위한 임계각은 약 42°이다. 이 값은 전반사 공식을 통해 얻어진다.
여기서 formula_2은 적외선에 대한 공기의 굴절률의 근사값이고 formula_3는 적외선에 대한 유리의 굴절률의 근사값이다. 빛의 입사각이 45°이므로 모든 빛이 반사되고, 감지기는 최대 강도를 수신한다.
유리가 젖으면 물의 굴절률이 공기보다 높기 때문에 임계각이 약 60°로 변한다(formula_4). 이 경우 입사각이 45°이므로 전반사가 이루어지지 않는다. 빛의 일부가 유리를 통과하고, 반사 측정 강도가 낮아진다. 시스템은 물을 감지하고 와이퍼가 켜진다.
스트럿 바(strut bar), 스트럿 브레이스(strut brace) 또는 스트럿 타워 브레이스(strut tower brace, STB)는 모노코크 또는 모노코크 차대의 서스펜션 보조 부품으로, 스트럿 타워 사이에 추가적인 강성을 제공한다.
맥퍼슨 스트럿 서스펜션 시스템에서는 용수철과 완충기가 하나의 서스펜션 유닛으로 결합되어 상단 컨트롤 암을 대체하며, 전체 수직 서스펜션 하중이 차량의 스트럿 타워 상단으로 전달된다. 이는 용수철과 완충기가 하중을 별도로 분담할 수 있는 더블 위시본 서스펜션과는 다르다. 일반적으로 모노코크 차대의 스트럿 타워는 내부 휠 아치의 강화된 부분이며, 반드시 주 차대 레일에 직접 연결되는 것은 아니다. 이러한 이유로 스트럿 타워와 차대 레일 사이에는 고유한 유연성이 존재한다.
스트럿 바는 두 스트럿 타워를 연결하여 스트럿 타워의 유연성을 줄이도록 설계되었다. 이는 코너링 시 각 스트럿 타워에서 발생하는 하중을 분산시켜 두 타워를 함께 묶고 차대 유연성을 줄인다. 하중 분산은 코너 진입 시 조향 제어 정확도를 높여 차량이 미끄러지거나 접지력을 잃을 가능성을 줄인다. 이를 효과적으로 수행하려면 (특히 맥퍼슨 스트럿 서스펜션의 경우) 바는 전체 길이에 걸쳐 견고해야 한다. 많은 제조사들이 고성능 모델에 스트럿 브레이스를 표준 또는 선택 사양 장비로 장착했다.
대부분의 스트럿 바는 두 가지 설계 유형 중 하나를 따른다. 이러한 설계는 다음과 같다.
일체형 스트럿 바는 일반적으로 힌지형 스트럿에 비해 더 내구성이 좋고 더 큰 강성을 제공한다. 그러나 힌지형 스트럿은 움직이거나 회전할 수 있어 엔진 부품 장착을 더 쉽게 할 수 있다.
차대 유연성을 줄이고 코너에서의 조향 제어 정확도를 높이는 것 외에도 스트럿 바의 다른 장점은 다음과 같다.
일부 제조사들은 스트럿 타워가 연결되어 있을 때의 단점 때문에 스트럿 바 사용을 피했다. 차량 한쪽에 상당한 충격이나 충돌이 가해지면 힘이 두 스트럿에 분산되어 차량 양쪽에 손상이 발생할 수 있다. 이는 수리 비용 증가로 이어진다.
스트럿 바가 차량의 핸들링을 개선하는 데 유용하지만, 모터스포츠 용도에서는 기존의 강철 또는 알루미늄 스트럿 바의 추가적인 무게가 단점이 될 수 있다. 이 문제를 상쇄하기 위해 스트럿 바에 대한 대체 재료가 연구되고 있으며, 탄소 섬유가 주요 초점이다. 탄소 섬유는 대부분의 재료에 비해 전체 무게 대비 더 큰 강도를 제공할 수 있기 때문이다.
로드셀(load cell)은 장력, 압축, 압력 또는 토크와 같은 힘을 측정하고 표준화할 수 있는 신호(전기, 공압 또는 유압 압력, 또는 기계적 변위 지시)로 변환한다. 이것은 트랜스듀서이다. 로드셀에 가해지는 힘이 증가함에 따라 신호가 비례적으로 변한다. 가장 일반적인 유형의 로드셀은 산업용으로 공압식, 유압식 및 스트레인 게이지 방식이다. 일반적인 비전자식 욕실 저울은 적용된 무게(힘)가 하중 플랫폼을 지지하는 스프링의 변형을 측정하여 표시되는 기계적 변위 지시기의 널리 퍼진 예시이며, 이는 기술적으로 "로드셀"이다.
스트레인 게이지 로드셀.
스트레인 게이지 로드셀은 산업 현장에서 가장 흔하게 발견되는 종류이다. 높은 정확도, 다용도성 및 비용 효율성으로 이상적이다. 구조적으로 로드셀은 스트레인 게이지가 부착된 금속 본체를 가지고 있다. 본체는 일반적으로 알루미늄, 특수강 또는 스테인리스강으로 만들어져 매우 견고하지만 최소한의 탄성을 가진다. 이 탄성은 로드셀의 본체를 지칭하는 "스프링 요소"라는 용어를 유발한다. 로드셀에 힘이 가해지면 스프링 요소는 약간 변형되고, 과부하가 걸리지 않는 한 항상 원래 형태로 돌아온다. 스프링 요소가 변형됨에 따라 스트레인 게이지도 모양이 변한다. 스트레인 게이지의 저항 변화는 전압으로 측정할 수 있다. 전압 변화는 셀에 가해지는 힘의 양에 비례하므로, 로드셀의 출력에서 힘의 양을 계산할 수 있다.
스트레인 게이지.
스트레인 게이지는 매우 미세한 와이어 또는 포일로 격자 패턴으로 구성되어 유연한 지지대에 부착된다. 스트레인 게이지의 모양이 변하면 전기 저항에 변화가 발생한다. 스트레인 게이지의 와이어 또는 포일은 한 방향으로 힘이 가해질 때 선형적인 저항 변화가 발생하도록 배열된다. 인장력은 스트레인 게이지를 늘려 가늘고 길게 만들고, 이는 저항 증가로 이어진다. 압축력은 그 반대이다. 스트레인 게이지는 압축되어 두껍고 짧아지며 저항이 감소한다. 스트레인 게이지는 유연한 지지대에 부착되어 로드셀에 쉽게 적용되어 측정할 미세한 변화를 반영할 수 있다.
단일 스트레인 게이지로 측정되는 저항 변화는 극히 작기 때문에 변화를 정확하게 측정하기 어렵다. 여러 스트레인 게이지를 함께 적용하면 이러한 작은 변화가 더 측정 가능한 수준으로 증폭된다. 특정 회로에 설정된 4개의 스트레인 게이지 세트는 휘트스톤 브리지의 응용이다.
휘트스톤 브리지.
휘트스톤 브리지는 알려진 여기 전압이 인가된 4개의 균형 잡힌 저항기 구성이다.
여기 전압 formula_1는 알려진 상수이며, 출력 전압 formula_2는 스트레인 게이지의 모양에 따라 가변적이다. 모든 저항기가 균형을 이루고, 즉 formula_3인 경우, formula_2는 0이다. 저항기 중 하나라도 저항이 변하면 formula_2도 변한다. formula_2의 변화는 옴의 법칙을 사용하여 측정하고 해석할 수 있다. 옴의 법칙에 따르면 두 지점 사이의 도체를 흐르는 전류(formula_7, 암페어 단위)는 두 지점 사이의 전압 formula_8에 직접 비례한다. 저항(formula_9, 옴 단위)은 이 관계에서 전류와 무관한 상수로 도입된다. 옴의 법칙은 formula_10 방정식으로 표현된다.
휘트스톤 브리지 회로의 4개 다리에 적용하면 결과 방정식은 다음과 같다.
로드셀에서는 저항기가 스트레인 게이지로 대체되고 교대로 인장 및 압축 형태로 배열된다. 로드셀에 힘이 가해지면 스트레인 게이지의 구조와 저항이 변하고 formula_2가 측정된다. 결과 데이터를 통해 위 방정식을 사용하여 formula_2를 쉽게 결정할 수 있다.
일반적인 스트레인 게이지 로드셀 유형.
몇 가지 유형의 스트레인 게이지 로드셀이 있다:
정전 용량 로드셀.
디지털 정전 용량 기술은 로드셀 본체 내부에 장착된 비접촉 세라믹 센서를 기반으로 한다. 로드셀에는 움직이는 부품이 없고 세라믹 센서가 로드셀 본체와 접촉하지 않으므로, 로드셀은 매우 높은 과부하(최대 1000%), 측면 하중, 토션 및 유도 용접 전압을 허용한다. 이를 통해 비싸고 복잡한 장착 키트, 지지봉 또는 과부하 방지 장치 없이 로드셀을 간단하게 설치할 수 있으며, 이는 결국 유지 보수의 필요성을 없앤다.
스트레인 게이지 로드셀과의 기본적인 차이점.
정전 용량 로드셀과 스트레인 게이지 로드셀은 모두 측정할 하중에 의해 변형되는 탄성 요소에 의존한다. 부식성 산업 응용 분야에 사용되는 로드셀의 탄성 요소에 사용되는 재료는 일반적으로 알루미늄 또는 스테인리스강이다. 스트레인 게이지 센서는 탄성 요소의 변형을 측정하며, 센서의 출력은 전자 회로에 의해 하중을 나타내는 신호로 변환된다. 정전 용량 스트레인 게이지는 두 플레이트가 서로 가까워질 때 정전 용량의 변화를 사용하여 탄성 재료의 변형을 측정한다.
정전 용량 센서는 스트레인 게이지에 비해 높은 감도를 가진다. 훨씬 더 높은 감도 때문에 탄성 요소의 훨씬 낮은 변형이 필요하며, 따라서 정전 용량 로드셀의 탄성 요소는 스트레인 게이지 로드셀의 탄성 요소보다 약 5~10배 낮은 변형을 받는다. 낮은 변형을 받은 요소와 정전 용량 센서가 비접촉식이라는 사실은 스트레인 게이지 로드셀에 비해 정전 용량 로드셀의 매우 높은 충격 저항 및 과부하 능력을 제공한다. 이것은 산업 환경, 특히 충격 및 과부하로 인한 손상 위험이 높은 낮은 용량의 로드셀에 명백한 이점이다.
정전 용량 로드셀의 연결성.
표준 아날로그 스트레인 게이지 로드셀에서 전원 공급 장치와 저전압 아날로그 신호는 일반적으로 상당히 비싼 6선 케이블을 통해 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환되는 계측기로 전송된다. 대신 디지털 정전 용량 로드셀은 디지털 신호를 계측기로 다시 전송하며, 이 계측기는 수백 미터 떨어져 있을 수 있으며 판독값에 영향을 주지 않는다.
공압 로드셀.
공압 로드셀은 균형 압력을 자동으로 조절하도록 설계되었다. 공기압은 다이어프램의 한쪽 끝에 적용되고 로드셀 바닥에 위치한 노즐을 통해 빠져나간다. 압력 게이지는 셀 내부의 압력을 측정하기 위해 로드셀에 부착된다. 다이어프램의 변형은 노즐을 통한 공기 흐름뿐만 아니라 챔버 내부의 압력에도 영향을 미친다.
유압 로드셀.
유압 로드셀은 얇은 탄성 다이어프램에 피스톤이 배치된 기존 피스톤 및 실린더 배열을 사용한다. 피스톤은 실제로 로드셀과 접촉하지 않는다. 하중이 특정 한계를 초과할 때 다이어프램의 과도한 변형을 방지하기 위해 기계적 스톱이 배치된다. 로드셀은 오일로 완전히 채워져 있다. 피스톤에 하중이 가해지면 피스톤과 다이어프램의 움직임으로 인해 오일 압력이 증가한다. 이 압력은 고압 호스를 통해 유압 압력 게이지로 전달된다. 게이지의 부르동관이 압력을 감지하고 다이얼에 기록한다. 이 센서에는 전기 부품이 없으므로 위험 지역에서 사용하기에 이상적이다. 일반적인 유압 로드셀 응용 분야에는 탱크, 빈 및 호퍼 계량이 포함된다. 예를 들어, 유압 로드셀은 과도 전압(번개)에 면역이므로 이러한 유형의 로드셀은 실외 환경에서 더 효과적인 장치가 될 수 있다. 이 기술은 다른 유형의 로드셀보다 비싸다. 더 비싼 기술이므로 구매 비용 기준으로 효과적으로 경쟁할 수 없다.
진동 로드셀.
진동 와이어 로드셀은 낮은 표류량으로 인해 지구역학적 응용 분야에서 유용하다.
압전 로드셀.
압전 로드셀은 스트레인 게이지 로드셀과 동일한 변형 원리로 작동하지만, 기본적인 압전 재료에 의해 전압 출력이 생성되며, 이는 로드셀의 변형에 비례한다. 힘의 동적/빈번한 측정에 유용하다. 압전 기반 로드셀의 대부분의 응용 분야는 동적 하중 조건에 있으며, 여기서 스트레인 게이지 로드셀은 높은 동적 하중 주기에서 실패할 수 있다. 압전 효과는 동적이며, 즉 게이지의 전기 출력은 임펄스 함수이며 정적이 아니다. 전압 출력은 변형이 변할 때만 유용하며 정적 값을 측정하지 않는다.
그러나 사용되는 컨디셔닝 시스템에 따라 "준정적" 작동이 가능하다. 긴 시간 상수를 가진 전하 증폭기를 사용하면 작은 하중의 경우 몇 분까지, 큰 하중의 경우 몇 시간까지 정확한 측정이 가능하다. 전하 증폭기로 컨디셔닝된 압전 로드셀의 또 다른 장점은 달성할 수 있는 넓은 측정 범위이다. 사용자는 수백 킬로뉴턴 범위의 로드셀을 선택하고 동일한 신호 대 잡음비로 몇 뉴턴의 힘을 측정하는 데 사용할 수 있으며, 이는 다시 컨디셔닝을 위한 전하 증폭기의 사용으로만 가능하다.
여기 및 정격 출력.
브리지는 안정화된 전압(일반적으로 10V이지만 배터리 구동 계측기의 경우 20V, 5V 또는 그 이하일 수 있음)으로 여기된다. 하중에 비례하는 차동 전압은 신호 출력에 나타난다. 셀 출력은 전체 정격 기계적 부하에서의 차동 전압의 밀리볼트/볼트(mV/V) 단위로 정격된다. 따라서 2.96 mV/V 로드셀은 10볼트로 여기될 때 최대 부하에서 29.6밀리볼트 신호를 제공한다.
일반적인 감도 값은 1에서 3mV/V이다. 일반적인 최대 여기 전압은 약 15볼트이다.
풀 브리지 셀은 일반적으로 4선 구성으로 제공된다. 브리지의 위쪽과 아래쪽 끝으로 가는 와이어는 여기(종종 E+ 및 E−, 또는 Ex+ 및 Ex−로 표시됨)이며, 옆쪽으로 가는 와이어는 신호(S+ 및 S−로 표시됨)이다. 이상적으로는 S+와 S− 사이의 전압 차이는 무부하 상태에서 0이고, 로드셀의 기계적 부하에 비례하여 증가한다.
때로는 6선 구성이 사용된다. 두 개의 추가 와이어는 "센스"(Sen+ 및 Sen−)이며, 4단자 감지와 유사한 방식으로 Ex+ 및 Ex- 와이어와 브리지에 연결된다. 이러한 추가 신호를 통해 컨트롤러는 외부 요인, 예를 들어 온도 변화로 인한 와이어 저항 변화를 보상할 수 있다.
브리지의 개별 저항기는 일반적으로 350 Ω의 저항을 가진다. 때로는 다른 값(일반적으로 120 Ω, 1,000 Ω)이 발견될 수 있다.
브리지는 일반적으로 기판에서 전기적으로 절연되어 있다. 감지 요소는 온도 차이로 인한 차동 신호를 피하기 위해 서로 가까이 있고 좋은 상호 열 접촉 상태에 있다.
여러 셀 사용.
단일 하중을 감지하기 위해 하나 이상의 로드셀을 사용할 수 있다.
힘이 단일 지점(소규모 감지, 로프, 인장 하중, 지점 하중)에 집중될 수 있는 경우 단일 셀을 사용할 수 있다. 긴 빔의 경우 끝에 두 개의 셀이 사용된다. 수직 실린더는 세 지점에서 측정할 수 있으며, 직사각형 물체는 일반적으로 네 개의 센서가 필요하다. 대형 컨테이너나 플랫폼 또는 매우 높은 하중의 경우 더 많은 센서가 사용된다.
하중이 대칭임을 보장할 수 있다면 일부 로드셀을 피벗으로 대체할 수 있다. 이는 로드셀 비용을 절약하지만 정확도를 크게 떨어뜨릴 수 있다.
로드셀은 병렬로 연결할 수 있다. 이 경우 모든 해당 신호는 함께 연결되고(Ex+는 Ex+에, S+는 S+에 등), 결과 신호는 모든 감지 요소의 신호 평균이다. 이는 종종 개인 저울이나 다른 다지점 무게 센서에 사용된다.
가장 일반적인 색상 할당은 Ex+는 빨간색, Ex−는 검은색, S+는 녹색, S−는 흰색이다.
덜 일반적인 할당은 Ex+는 빨간색, Ex−는 흰색, S+는 녹색, S−는 파란색 또는 Ex+는 빨간색, Ex−는 파란색, S+는 녹색, S−는 노란색이다. 다른 값도 가능하다. 예를 들어 Ex+는 빨간색, Ex−는 녹색, S+는 노란색, S−는 파란색이다.
링잉.
모든 로드셀은 갑작스러운 하중 변화를 받을 때 "링잉" 현상을 겪는다. 이는 로드셀의 스프링과 같은 거동에서 비롯된다. 하중을 측정하려면 로드셀이 변형되어야 한다. 따라서 유한한 강성을 가진 로드셀은 스프링과 같은 거동을 보여야 하며, 고유 주파수에서 진동을 나타낸다. 진동하는 데이터 패턴은 링잉의 결과일 수 있다. 링잉은 수동적인 방법으로 제한적으로 억제할 수 있다. 또는 제어 시스템은 액추에이터를 사용하여 로드셀의 링잉을 능동적으로 감쇠시킬 수 있다. 이 방법은 복잡성을 크게 증가시키는 대가로 더 나은 성능을 제공한다.
로드셀은 실험실 저울, 산업용 저울, 플랫폼 저울 및 만능 시험기와 같은 여러 유형의 측정 기구에 사용된다. 1993년부터 영국 남극 탐사국은 유리 섬유 둥지에 로드셀을 설치하여 알바트로스과 새끼의 무게를 측정했다. 로드셀은 경주용 자동차를 세팅하는 데 자주 사용되는 7-포스트 셰이커와 같은 다양한 품목에 사용된다. 또 다른 일반적인 사용은 심 레이싱 내에서 이루어지는데, 로드셀이 전위차계에 비해 가지는 이점은 시뮬레이션된 제동력이 페달의 위치가 아니라 사용자의 페달에 가해지는 힘을 기반으로 한다는 것이다.
로드셀 계량 성능.
로드셀은 산업 환경에서 무게를 측정하는 데 일반적으로 사용된다. 호퍼, 반응기 등에 설치되어 무게 용량을 제어할 수 있으며, 이는 산업 공정에 있어 종종 매우 중요하다. 예상되는 서비스에 대처할 수 있도록 로드셀의 일부 성능 특성을 정의하고 명시해야 한다. 이러한 설계 특성 중에는 다음이 있다.
로드셀 사양.
로드셀의 전기적, 물리적 및 환경적 사양은 어떤 응용 분야에 적합한지 결정하는 데 도움이 된다. 일반적인 사양은 다음과 같다.
로드셀 교정.
로드셀은 산업, 항공 우주 및 자동차 산업의 대부분의 계량 시스템에서 필수적인 부분이며, 엄격한 일상 사용을 견뎌낸다. 시간이 지남에 따라 로드셀은 표류하고 노화되며 정렬이 틀어지므로 정확한 결과를 유지하기 위해 정기적으로 교정해야 한다. ISO9000 및 대부분의 다른 표준은 로드셀의 성능 저하 수준에 따라 재교정 절차 간의 최대 기간을 약 18개월에서 2년으로 명시한다. 많은 로드셀 사용자는 가장 정확한 측정을 보장하기 위해 연간 재교정을 최선의 방법으로 간주한다.
표준 교정 테스트는 정확도를 결정하는 데 사용되는 선형성과 반복성을 교정 가이드라인으로 사용할 것이다. 교정은 오름차순 또는 내림차순으로 점진적으로 수행된다. 예를 들어, 60톤 로드셀의 경우 5, 10, 20, 40, 60톤 증분으로 측정되는 특정 시험 중량을 사용할 수 있으며, 5단계 교정 프로세스는 일반적으로 장치가 정확하게 교정되었는지 확인하는 데 충분하다. 일관된 결과를 위해 이 5단계 교정 절차를 2-3회 반복하는 것이 권장된다.
스타바트 마테르()는 "어머니가 서 있었다"는 뜻으로, 예수의 십자가형 미술중에서 성십자가 아래에 사도 요한과 함께 서 있는 성모 마리아를 묘사하는 구성 형식이다.
이것은 루드 스크린의 조각이나 회화에서 흔하게 나타난다. 크게 걸려 있는 십자가형 그림에서는 마리아와 요한이 그리스도의 몸 옆에 더 작은 크기로 묘사될 수 있다.
문학에서의 스타바트 마테르는 십자가에 못박히는 예수를 바라보는 성모 마리아의 슬픔을 노래 한 중세 시대의 시이다. 스타바트 마테르란 "슬픔에 잠긴 어머니가 서 있었다"는 뜻의 시의 첫 줄 "Stabat Mater dolorosa"에서 유래한다.
미술에서 스타바트 마케르는 성모 마리아와 사도 요한은 그리스도의 성십자가 아래에 서 있으며, 이 세 인물만 나타나는 모습으로 묘사된다. 마리아는 거의 항상 아들 예수의 십자가 몸의 오른쪽에 서 있고, 요한은 왼쪽에 서 있다. 스타바트 마테르는 다른 많은 인물들이 등장하는 일반 십자가형 장면과 구별되지만, 이 세 인물의 상대적인 위치는 동일하다. 또한 마리아가 기절하는 모습으로 보이는 (중세 후기에 등장하는) 성모의 실신 묘사와도 대조된다.
스타바트 마테르 묘사에서 성모 마리아는 장면의 행위자이자 관객으로, 십자가에 못 박힌 구세주에 대한 믿음의 신비로운 상징으로, 동시에 그리스도의 어머니이자 인격화된 교회의 이상적인 인물로 표현된다.
요한의 복음서 19장:
유사한 표현.
십자가형의 일부 묘사에서는 예수가 "십자가에 못 박힌 그리스도" 장면에서 홀로 있거나, 다른 표현에서는 마리아와 요한 외에 회개한 도둑, 회개하지 않는 도둑, 예수의 십자가형에 함께한 여인들, 로마 병사, 유대 지도자 등 다른 사람들이 함께 나타날 수 있다.
스타바트 마테르는 고통의 성모와 피에타과 함께 슬픔에 잠긴 성모 마리아를 묘사하는 세 가지 미술적 표현 중 하나이다.
이 묘사들은 일반적으로 "스타바트 마테르" 시의 처음 세 줄을 표현한다.
이 개념은 기적의 메달과 더 일반적인 마리아와 십자가의 관계를 나타내는 마리아 십자가(Marian Cross)와 같은 묘사에서도. 19세기 성녀 가타리나 라부레가 만든 기적의 메달에는 십자가 아래 성모 마리아를 상징하는 M 글자가 포함되어 있다.
마리아 십자가는 교황 요한 바오로 2세의 문장에도 사용되었는데, 1978년 바티칸 신문인 로세르바토레 로마노는 이에 대해 다음과 같이 말했다. "크고 웅장한 대문자 M은 십자가 아래에 계신 마돈나의 존재와 마리아의 구원에 대한 참여를 상기시킨다."
전기공학에서 단로기, 디스커넥터(disconnector)는 정비나 유지보수를 위해 전기 회로가 완전히 비활성화되었는지 확인하는 데 사용되는 가시적인 접점이 있는 개폐 장치의 일종이다. 이는 배전 및 산업용 애플리케이션에서 자주 발견되며, 기계 조정 또는 수리를 위해 구동 전원에서 전원을 차단해야 하는 경우에 사용된다. 단로기는 수동 또는 모터로 작동할 수 있으며, 장비와 작업자의 안전을 보장하기 위해 시스템에서 격리된 부분을 접지하는 접지 개폐기와 함께 사용될 수 있다.
고전압 단로기는 변전소에서 회로 차단기, 변압기, 송전선과 같은 장비를 유지보수 목적으로 격리하는 데 사용된다. 단로기는 일반적으로 회로의 정상적인 제어를 위한 것이 아니라 안전 격리만을 위한 것이다. 부하 개폐기 및 회로 차단기와 달리 단로기에는 높은 전류를 운반하는 도체가 기계적으로 차단될 때 발생하는 아크를 소멸시키는 메커니즘이 없다. 따라서 이들은 부하 차단 장치이며, 차단 용량이 매우 낮아 다른 제어 장치에 의해 전류가 차단된 후에만 열리도록 되어 있다. 전력회사의 안전 규정은 단로기가 회로에 전력을 공급하는 동안 단로기를 열려는 모든 시도를 방지해야 한다. 일부 국가의 안전 기준은 현지 모터 단로기 또는 자물쇠로 잠글 수 있는 손잡이를 요구할 수 있다.
IEC 표준 62271-102는 단로기의 기능과 특성을 정의한다.
단로기에는 우발적인 작동을 방지하기 위한 록아웃-태그아웃 장치가 있다. 고전압 또는 복잡한 시스템에서 이러한 잠금 장치는 올바른 작동 순서를 보장하기 위한 트랩트 키 연동 시스템의 일부일 수 있다. 일부 설계에서는 단로기가 격리된 회로를 접지할 수 있는 추가 기능을 가지고 있어 추가적인 안전을 제공한다. 이러한 배열은 회로의 양쪽 끝이 격리되어야 하는 배전 시스템을 상호 연결하는 회로에 적용된다.
단로기는 구조적 특징과 장착 배열에 따라 여러 종류로 분류될 수 있다. 주요 단로기 종류는 다음과 같다.
이들은 변전소 배치, 사용 가능한 여유 공간 및 공간 제약 조건에 따라 선택된다.
스위치 단로기.
스위치 단로기는 단로기와 부하 개폐기의 특성을 결합하여 안전 격리 기능을 제공하면서도 공칭 전류를 통전 및 차단할 수 있다.
통합 단로기.
단로 회로 차단기에서는 단로기가 차단 챔버에 통합되어 별도의 단로기가 필요 없다. 이 결합 장치의 목적은 유지보수를 줄이고 가용성 및 신뢰성을 높이는 것이다. 개방된 간격이 명확하게 보이지 않고 유지보수 활동 중에 안전 측면에서 많은 의문이 제기되기 때문에 이 장치를 단로기 대신 사용하는 것은 제한적이다. 채택된 경우 접지 개폐기를 사용해야 하며 성능은 일반적인 값으로 향상되어야 한다.
개방형 단로기는 일반적으로 5년마다 유지보수가 필요하며(매우 오염된 조건에서는 2년마다), 회로 차단기는 15년마다 유지보수가 필요하다.
변류기, 커런트 트랜스포머(Current transformer, CT)는 교류를 감소시키거나 증가시켜 1차측 전류에 비례하는 전류를 2차측에 생성하는 변압기의 일종이다.
변류기는 전압 또는 전위 변압기와 함께 계기용 변성기로서, 큰 전압 또는 전류 값을 측정 기기 및 보호 계전기가 다루기 쉬운 작고 표준화된 값으로 변환한다. 계기용 변성기는 측정 또는 보호 회로를 1차 계통의 고전압으로부터 분리한다. 변류기는 1차 회로에 무시할 수 있는 부하를 가한다.
변류기는 전력 계통의 전류 감지 장치이며 발전소, 변전소, 산업 및 상업용 전력 분배에 사용된다.
변류기는 1차 권선, 코어 및 2차 권선을 가지고 있지만, 일부 변압기는 공심을 사용한다. 물리적 원리는 동일하지만, "변류기"와 "전압 변압기"의 세부 사항은 응용 분야의 요구 사항이 다르기 때문에 달라진다. 변류기는 정의된 범위 내에서 1차 및 2차 회로의 전류 간에 정확한 비율을 유지하도록 설계된다.
1차측의 교류는 코어에 교번 자기장을 생성하고, 이는 다시 2차측에 교번 전류를 유도한다. 1차 회로는 CT 삽입에 거의 영향을 받지 않는다. 정확한 변류기는 넓은 전류 범위에 걸쳐 2차 전류가 1차 전류에 비례하도록 하기 위해 1차와 2차 사이에 긴밀한 결합이 필요하다. 2차측 전류는 1차측 전류(단일 턴 1차를 가정)를 2차측 턴 수로 나눈 값이다. 오른쪽 그림에서 'I'는 1차측 전류, 'B'는 자기장, 'N'은 2차측 턴 수, 'A'는 AC 전류계이다.
변류기는 일반적으로 오른쪽 그림에 표시된 것처럼 구리선이 많이 감긴 규소강 링 코어로 구성된다. 1차 전류를 전달하는 도체는 링을 통과한다. 따라서 CT의 1차측은 단일 '턴'으로 구성된다. 1차 '권선'은 변류기의 영구적인 부분이 될 수 있으며, 즉 코어를 통해 전류를 전달하는 두꺼운 구리 막대이다. 윈도우형 변류기도 흔하며, 코어의 개구부 중앙을 통해 회로 케이블이 지나가서 단일 턴 1차 권선을 제공할 수 있다. 정확도를 높이려면 1차 도체를 개구부 중앙에 배치해야 한다.
CT는 1차 대 2차 전류 비율로 지정된다. 정격 2차 전류는 일반적으로 1 또는 5 암페어로 표준화된다. 예를 들어, 4000:5 CT의 2차 권선은 1차 권선 전류가 4000암페어일 때 5암페어의 출력 전류를 공급한다. 이 비율은 한쪽 변압기의 임피던스 또는 전압을 다른 쪽의 적절한 값을 사용하여 찾는 데에도 사용될 수 있다. 4000:5 CT의 경우, 2차 임피던스는 로 찾을 수 있으며, 2차 전압은 로 찾을 수 있다. 경우에 따라 2차 임피던스는 1차측으로 환산되며, 로 찾을 수 있다. 임피던스를 환산하는 것은 단순히 초기 2차 임피던스 값에 전류 비율을 곱하는 것으로 이루어진다. CT의 2차 권선은 다양한 비율을 제공하기 위한 탭을 가질 수 있으며, 5개의 탭이 일반적이다.
변류기의 모양과 크기는 최종 사용자 또는 스위치 기어 제조업체에 따라 다양하다. 저전압 단일 비율 계량 변류기는 링형 또는 플라스틱 몰드 케이스형이다.
분할 코어 변류기는 2부분 코어 또는 분리 가능한 섹션이 있는 코어를 가지고 있다. 이를 통해 도체를 먼저 분리하지 않고도 변압기를 도체 주위에 배치할 수 있다. 분할 코어 변류기는 일반적으로 저전류 측정 장비에 사용되며, 종종 휴대용, 배터리 작동식 및 휴대용이다(오른쪽 하단 그림 참조).
변류기는 전류 측정 및 전력 계통 작동 모니터링에 광범위하게 사용된다. 전압 리드와 함께 수익 등급 CT는 많은 대규모 상업 및 산업 공급 장치에서 전력 회사의 와트시 미터를 구동한다.
고전압 변류기는 자기 또는 폴리머 절연체에 장착되어 접지로부터 절연된다. 일부 CT 구성은 고전압 변압기 또는 회로 차단기의 부싱 주위를 감싸서 도체가 CT 창 내부에 자동으로 중앙에 위치하도록 한다.
변류기는 전력 변압기의 저전압 또는 고전압 리드에 장착할 수 있다. 때로는 모선 섹션을 제거하여 변류기를 교체할 수 있다.
종종 여러 개의 CT가 다양한 용도로 "스택"으로 설치된다. 예를 들어, 보호 장치와 전력량계는 별도의 CT를 사용하여 계량 및 보호 회로 간의 절연을 제공하고, 서로 다른 특성(정확도, 과부하 성능)을 가진 변류기를 장치에 사용할 수 있도록 한다.
미국에서는 미국 국가 전기 규격(National Electrical Code, NEC)에 따라 주방 및 욕실과 같은 "습한" 장소와 실외에 설치된 방수 콘센트를 보호하기 위해 상업 및 주거용 전기 시스템에 잔류 전류 장치가 필요하다. 이러한 장치 중 가장 일반적인 누전 차단기 (GFCI)는 일반적으로 120볼트 활선 도체와 중성 귀환 도체를 모두 변류기를 통해 연결하고, 2차 코일은 트립 장치에 연결된다.
정상적인 조건에서는 두 회로 전선 내부의 전류가 같고 반대 방향으로 흐르므로 CT를 통한 순 전류는 0이고 2차 코일에는 전류가 흐르지 않는다. 공급 전류가 하류에서 세 번째 (접지) 회로 도체로 (예: 전동 공구의 접지된 금속 케이스가 120볼트 도체에 접촉하는 경우) 또는 접지 (예: 사람이 120볼트 도체에 접촉하는 경우)로 전환되면 중성 귀환 전류가 공급 전류보다 작아져 CT를 통한 양의 순 전류 흐름이 발생한다. 이 순 전류 흐름은 2차 코일에 전류를 유도하여 트립 장치가 작동하고 회로의 전원을 차단한다. 일반적으로 0.2초 이내에 이루어진다.
부담(부하) 임피던스는 2차 전압이 변류기의 한계를 초과하는 것을 방지하기 위해 지정된 최대값을 초과해서는 안 된다. 변류기의 1차 전류 정격을 초과해서는 안 된다. 그렇지 않으면 코어가 비선형 영역으로 진입하고 궁극적으로 포화될 수 있다. 이는 1차측 AC 사인파의 각 절반(양수 및 음수)의 첫 번째 절반이 끝날 무렵에 발생하며 정확도를 저해한다.
변류기는 종종 고전류 또는 고전압 전류를 모니터링하는 데 사용된다. 기술 표준 및 설계 관행은 변류기를 사용하는 설치의 안전을 보장하는 데 사용된다.
변류기의 2차측은 1차측에 전류가 흐르는 동안 부하로부터 분리해서는 안 된다. 2차측이 효과적으로 무한한 임피던스에 전류를 계속 공급하려고 시도하여 잠재적으로 고전압을 생성하고 작업자 안전을 위협할 수 있기 때문이다. 특정 변류기의 경우 이 전압은 수 킬로볼트에 도달하여 아크 방전을 일으킬 수 있다. 2차 전압을 초과하면 변압기의 정확도가 저하되거나 파괴될 수도 있다. 코어가 포화되면 1차 자속이 2차 자속에 의해 상쇄되지 않으므로 출력 전압은 코어 포화에 의해 제한된다. 이 때문에 소형 변류기는 공칭 작동 시 실제로 위험한 전압을 유발하지 않을 수 있다. 그러나 부하가 켜지는 것과 같은 더 빠른 전류 과도 현상은 높은 전류 기울기로 인해 여전히 위험한 전압 수준을 유도할 수 있다.
CT의 정확도는 다음을 포함한 여러 요인의 영향을 받는다.
다양한 유형의 측정 및 2차 회로의 표준 부하(부담)에 대한 정확도 등급은 IEC 61869-1에서 0.1, 0.2s, 0.2, 0.5, 0.5s, 1 및 3 등급으로 정의된다. 등급 표시는 CT 정확도의 대략적인 측정값이다. 1등급 CT의 비율(1차 대 2차 전류) 오차는 정격 전류에서 1%이다. 0.5등급 CT의 비율 오차는 0.5% 이하이다. 위상 오차도 중요하며, 특히 전력 측정 회로에서 더욱 그렇다. 각 등급에는 지정된 부하 임피던스에 대한 허용 최대 위상 오차가 있다.
보호 계전용 변류기는 계통 사고 발생 시 계전기의 정확한 성능을 보장하기 위해 정상 정격을 초과하는 과부하 전류에서도 정확도 요구 사항을 갖는다. 2.5L400 등급의 CT는 2차 권선에서 정격 2차 전류의 20배(일반적으로 ) 및 400 V(IZ 강하)의 출력을 제공하며, 출력 정확도는 2.5% 이내이다.
변류기의 2차 부하를 1차 부하와 구별하기 위해 "부담"이라고 한다.
CT 계량 네트워크의 부담은 2차 권선에 가해지는 주로 저항성 임피던스이다. IEC CT의 일반적인 부담 정격은 1.5 VA, 3 VA, 5 VA, 10 VA, 15 VA, 20 VA, 30 VA, 45 VA 및 60 VA이다. ANSI/IEEE 부담 정격은 B-0.1, B-0.2, B-0.5, B-1.0, B-2.0 및 B-4.0이다. 이는 B-0.2의 부담 정격을 가진 CT는 2차 회로에서 최대 0.2 Ω까지 지정된 정확도를 유지함을 의미한다. 이러한 사양 다이어그램은 CT의 정격 부담에서 크기 및 위상각 오차 스케일을 포함하는 정확도 평행사변형을 보여준다. 전류 측정 회로의 부담에 기여하는 항목은 스위치 블록, 미터 및 중간 도체이다. 과도한 부담 임피던스의 가장 일반적인 원인은 미터와 CT 사이의 도체이다. 변전소 미터가 미터 캐비닛에서 멀리 떨어져 있을 때 과도한 케이블 길이는 큰 저항을 생성한다. 이 문제는 더 두꺼운 케이블과 더 낮은 2차 전류(1 A)를 가진 CT를 사용하여 줄일 수 있으며, 이 둘 모두 CT와 계량 장치 사이의 전압 강하를 줄인다.
무릎점 코어 포화 전압.
변류기의 무릎점 전압은 출력 전류가 선언된 정확도 내에서 입력 전류를 선형적으로 따르지 않게 되는 2차 전압의 크기이다. 테스트에서 2차 단자에 전압이 가해지면 여자 전류는 무릎점에 도달할 때까지 가해진 전압에 비례하여 증가한다. 무릎점은 가해진 전압이 10% 증가할 때 여자 전류가 50% 증가하는 전압으로 정의된다. 무릎점 이상의 전압에서는 2차 단자 전압의 작은 증분에도 불구하고 여자 전류가 상당히 증가한다. 무릎점 전압은 계량 변류기에는 덜 적용된다. 그들의 정확도는 일반적으로 훨씬 높지만 변류기 정격의 매우 작은 범위, 일반적으로 정격 전류의 1.2배에서 1.5배 이내로 제한되기 때문이다. 그러나 무릎점 전압의 개념은 보호 변류기에 매우 중요하다. 보호 변류기는 필연적으로 정격 전류의 20배에서 30배에 달하는 고장 전류에 노출되기 때문이다.