LCR 미터는 임피던스라고 불리는 물리량을 측정하는 측정기입니다. 임피던스는 양 기호 "Z"로 나타내며 교류 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타냅니다. 측정 대상으로 흐르는 전류 "I"와 양단 전압 "V"에 따라 구할 수 있습니다. 

임피던스는 복소 평면 상의 레벨로써 표현되므로 LCR 미터에서는 전류 실효값과 전압 실효값의 비교 뿐만 아니라 전류 파형과 전압 파형의 위상차를 측정합니다.

LCR 미터의 계측 회로로써 많이 채용되고 있는 회로 방식 중 하나로 "자동 평형 브리지법"을 들 수 있습니다. Hc, Hp, Lp, Lc의 4가지 단자를 가지고 있으며 모든 단자가 측정 대상에 연결되어 있습니다. 회로 전략과 각 단자의 기능은 아래를 참조해 주십시오.

Hc: 

주파수, 진폭이 제어된 측정 신호를 측정 대상으로 인가하는 발생 단자입니다.

주파수는 수 mHz에서 수 MHz까지 진폭은 5mV에서 5V까지 제어 가능합니다.

Hp: 

측정 대상인 Hi측 전위를 검출합니다. 검출 회로인 입력 임피던스는 매우 높으며 전압 강하없이 정확하게 전위 검출이 가능합니다.

Lp:

측정 대상인 Lo측 전위를 검출합니다.

Lc:

검출 저항에 의해 측정 대상으로 흐르는 전류를 전압 변환하여 검출합니다. Lc 단자의 전위는 항상 0V가 되도록 동작합니다.

자동 평형 브리지법을 채용한 LCR 미터에서는 4단자가 모든 BNC 커넥터로 되어 있습니다. 측정 신호 또는 검출 신호로 외부신호에서 노이즈가 혼입되지 않도록 실드로 덮고 있는 동축 구조입니다. 검출 회로의 구조로써 5단자법과 4단자대법이 일반적입니다.

가장 간단한 구조인 2단자법의 결점을 해결할 수 있습니다.

2단자법:

측정 대상에 2단자로 연결하는 구조입니다. 측정값은 배선 저항 또는 접촉 저항을 포함한 결과가 되며 측정 대상이 저임피던스일 때는 영향이 커집니다. 또한, 케이블 간에 부유 용량이 존재하기 때문에 고조파에서의 측정 또는 고임피던스 측정일 때는 측정 신호가 측정 대상뿐만 아니라 부유 용량에도 흐르게 되어 오차의 원인이 됩니다.

5단자법:

신호 전류용 케이블과 전압 검출용 케이블이 단독으로 되어 있으므로 배선 저항 또는 접촉 저항의 영향을 줄일 수 있습니다. 또한 실드 케이블을 사용하여 실드끼리 같은 전위가 되게 하는 것으로 부유 용량의 영향을 줄일 수 있습니다. 저임피던스에서 고임피던스까지 측정 오차를 저감시킬 수 있는 방식입니다.

4단자대법:

측정 전류에 의해 발생하는 자계의 영향을 줄이고 저임피던스에서 고임피던스까지 측정 오차를 줄일 수 있는 방법입니다. 케이블의 실드를 이용하여 전류의 가는 길과 오는 길을 겹치게 함으로써 발생하는 자계를 없앨 수 있습니다.

임피던스 Z는 실수부(Rs)와 허수부(X)로 구성되어 있으며 복소 평면 상에 전개하면 각 파라미터값을 구할 수 있습니다. 

다음의 식은 임피던스의 관계를 연산식으로 나타낸 것입니다.   

LCR 미터는 측정 대상에 흐르는 전류와 측정 대상의 양단의 전압을 계측하여 Z와 θ를 구하고 있습니다. 그리고 L, C, R 등의 측정 파라미터는 Z와 θ에서 산출하고 있습니다. 측정 파라미터값 산출의 연산식은 직렬 등가 회로 모드인지 병렬 등가 회로 모드인지에 따라 다릅니다. LCR 미터 측에서는 측정 대상이 어느 쪽 회로 모드인지 판단할 수 없으므로 오차를 줄이기 위해서는 올바른 등가 회로 모드를 선택할 필요가 있습니다. 직렬 등가 회로 모드는 Cs (또는 Ls)로 저항 성분 Rs가 직렬로 연결되어 있다고 가정하고 병렬 등가 회로 모드는 Cp (또는 Lp)로 저항 성분 Rp가 병렬로 연결되어 있다고 가정하여 계산하고 있습니다.

일반적으로 대용량 콘덴서나 저임피던스 등 저임피던스 소자 (약 100Ω 이하)를 측정하는 경우에는 직렬 등가 회로 모드를 사용하고, 저용량 콘덴서나 고임피던스 등 고임피던스 소자 (약 10kΩ 이상)을 측정하는 경우에는 병렬 등가 회로 모드가 사용됩니다.

각 등가 회로 모드의 측정값은 계산에 따라 구하고 있으므로 양쪽의 값을 표시할 수 있지만 측정 대상에 따라 적절한 등가 회로가 다르므로 주의해 주십시오.

측정 대상을 측정할 때에 사용하는 테스트 픽스쳐에는 잔류 성분이 있어, 그림과 같이 등가 회로로 표시할 수 있습니다. 때문에 측정값 Zm은 다음 식과 같이 잔류 성분을 포함한 식으로 나타냅니다. 참값 Zx를 구하기 위해서는 오픈 잔류 성분과 쇼트 잔류 성분을 구해서 측정값을 보정할 필요가 있습니다. 이 보정을 각각 오픈 보정, 쇼트 보정이라고 부르며 LCR 미터에는 이 기능이 탑재되어 있습니다.

Zm:

측정값

Zs:

쇼트 잔류 임피던스 (Rs: 잔류 저항, Ls: 잔류 임피던스)

Yo:

오픈 잔류 어드미턴스 (Go: 잔류 컨덕턴스, Co: 부유 용량)

Zx:

참값 (측정 대상의 임피던스)

LCR 미터에서 출력된 측정 신호는 출력 임피던스 R과 측정 대상 Zx로 분압됩니다. 설정한 측정 신호 레벨 V가 그대로 측정 대상 Zx로 인가되는 것은 아닙니다.

LCR 미터에는 3가지의 측정 신호 모드가 있습니다.

개방 전압(V) 모드:

그림의 측정 신호 레벨 V를 설정합니다. 측정 단자 개방 시의 전압입니다.

전압값(CV) 모드:

그림의 Vx (측정 대상 Zx의 단자간 전압)을 설정합니다. 고유 전율 MLCC 등 전압 의존성이 있는 측정 대상을 측정하는 경우에 사용합니다.

전압값(CC) 모드:

그림의 I (측정 대상 Zx에 흐르는 전류)를 설정합니다. 코어가 들어간 인덕터 등 전류 의존성이 있는 측정 대상을 측정하는 경우에 사용합니다.

적층 세라믹 콘덴서 (MLCC)에는 측정 전압에 따라 용량이 변화하는 고유 전율형과 변화하지 않는 온도 보상형이 있습니다. 용량을 규정할 때의 측정 조건은 온도 보상형, 고유 전율형 각각 JIS 규격으로 정해져 있습니다.

측정 조건의 설정 예

※그 외는 초기 설정 

※위는 측정 예입니다. 최적 조건은 측정 대상에 따라 다르므로 사용자가 결정해 주십시오.

JIS C5101-21 표면 실장용 고정 기기 콘덴서 종류1       온도 보상형(CH, C0G 등)   (IEC30384-21)

JIS C5101-22 표면 실장용 고정 기기 콘덴서 종류2　고유 전율계(B, X5R등)　(IEC30384-22)

※1 측정 전압(=시료에 인가되는 전압)은 개방 단자 전압을 출력 저항과 시료로 분압한 전압입니다.

※1 측정 전압(=시료에 인가되는 전압)은 개방 단자 전압과 출력 저항, 시료의 임피던스로 계산할 수 있습니다. 

※2 시료의 임피던스가 불명확한 경우 또는 편차가 큰 복수의 시료를 측정하는 경우는 CV 모드가 편리합니다. 

고유 전율계의 콘덴서에 대해서

온도 특성이 B, X5R, X7R등으로 표기되는 콘덴서에는 고유 전율의 재료가 사용됩니다.

고유 전율계의 콘덴서는 소형, 대용량을 실현할 수 있는 한편, 측정 전압이나 온도에 따라 용량이 크게 변화하게 된다는 특징이 있습니다.

전해 콘덴서의 용량을 규정할 때의 측정 조건은 JIS 규격으로 규정되어 있으며 콘덴서 메이커의 공칭값은 JIS 규격에 따른 측정값이 됩니다. 하지만 전해 콘덴서의 정전 용량값은 규정 주파수에 따라 크게 다르므로 실제로 사용하는 회로 조건에 맞춘 주파수여도 용량값을 확인해 주십시오.

전해 콘덴서의 내부 전극부 저항이나 전해질 저항 등에 따른 등가 직렬 저항(ESR) 또는 손실각의 정접D(tanδ)을 용량 측정과 같은 조건에서 측정합니다.

측정 조건의 설정 예:

※그 외는 초기설정 

※이 설정은 측정 예입니다. 적절한 조건은 측정 대상에 따라 다르므로 사용자가 결정해 주십시오. 

※1 측정 전압 (=시료에 인가되는 전압)은 개방 단자 전압을 출력 저항과 시료로 분압한 전압입니다. 

※1 측정 전압 (=시료에 인가되는 전압)은 개방 단자 전압과 출력 저항, 시료의 임피던스에 따라 계산됩니다. 

※2 DC 바이어스 인가는 생략 가능합니다. 

저임피던스 고정밀도 모드:

저임피던스 고정밀도 모드에서는 출력 저항이 내려가고 측정 전류가 증가되어 반복 측정 정밀도가 향상됩니다. 100μF를 초과하는 대용량 (저임피던스) 콘덴서를 측정하는 경우, 보다 안정적으로 측정할 수 있습니다. 아래의 그래프는 IM3570을 사용하여 저임피던스 고정밀도 모드 ON/OFF로 반복 정밀도를 비교한 것입니다. (100kHz, 1Ω 레인지, 1V)

※저임피던스 고정밀도 모드가 유효가 되는 조건은 종류에 따라 다릅니다. 각 기종의 사용설명서를 참조해 주십시오. 

약 100mΩ의 저항을 반복 측정

측정기 소개:

양산용

연구개발, 수입 검사용

등가 직렬 저항(ESR) 및 손실 계수 D(tanδ)에 대해서:

전해 콘덴서의 일반적인 등가 회로는 아래 그림과 같습니다.

저주파 (50Hz~1kHz)에서는 등가 직렬 임피던스 L에 의한 리액턴스（XL）는 매우 소량이므로 0으로 보고 이때의 각 소자의 저항 성분, 리액턴스 성분은 복소 평면 상에서 아래 그림과 같은 벡터 관계가 됩니다.

콘덴서는 R=0, 손실 계수 D=0이 이상적이지만 실제로는 전해 콘덴서의 경우, 전극함의 저항, 전해질의 저항,  리드의 저항 및 각 부분의 연결 저항 등 저항 성분이 존재하므로 등가 직렬 저항 ESR 또는 손실 계수 D（tanδ）는 전해 콘덴서의 좋고 나쁨을 평가하는 지표가 됩니다.

IM3533이나 IM3536에서는 4개의 파라미터를 동시에 측정하고 표시할 수 있으므로 표시예와 같이 전해 콘덴서의 평가 지표로써 리액턴스 X, 정전 용량 C, 등가 직렬 저항 Rs, 손실 계수 D를 동시에 확인할 수 있습니다. 

전해 콘덴서의 등가회로

                         벡터도                                                 IM3536의 표시 예
 

DC 바이어스 기능:

전해 콘덴서에는 일반적인 유극성 타입과 양극성 타입이 있고 유극성 타입에서는 필요에 따라 직류 바이어스 전압을 가하여 콘덴서에 역전압이 가해지지 않도록 합니다.

IM3533이나 IM3536에는 내부 DC 바이어스 기능이 있기 때문에, 외부 직류 전원을 준비하지 않아도 DC 바이어스를 인가할 수 있습니다. 

Cs와 Cp 결정법 

​일반적으로 대용량 콘덴서와 같이 저임피던스 소자 (약 100Ω 이하)를 측정하는 경우는 직렬 등가 회로 모드, 소용량 콘덴서와 같이 고임피던스 소자 (약 10kΩ 이상)을 측정하는 경우는 병렬 등가 회로 모드가 사용됩니다.  약 100Ω～10kΩ의 임피던스 등 등가 회로 모드가 불분명한 경우 부품 제조 업체에 확인해 주십시오. 

탄탈 콘데서는 양극에 탄탈 금속을 사용한 전해 콘덴서의 일종입니다. 다른 콘덴서와 비교하여 소형, 대용량이며 세라믹 콘덴서의 대용량품과 비교해도 전압, 온도 특성이 뛰어난 것이 특징입니다. 측정 조건은 JIS 규격으로 규정되어 있으며 정전 용량 C, 등가 직렬 저항 Rs(ESR), 손실각의 정접 D(tanδ) 또는 임피던스 Z를 측정합니다.

측정 조건의 설정 예:

※그 외는 초기 설정

※위는 설정 예입니다. 적절한 조건은 측정 대상에 따라 다르므로 사용자가 결정해 주십시오.

JIS C5101-3 표면 실장용 고정 탄탈 고체（ＭｎＯ2） 해석 콘덴서
(IEC 60384-3)

JIS C5101-15 고정 탄탈 비고체 또는 고체 전해 콘덴서
(IEC 60384-15)

JIS C5101-24 표면 실장용 고정 탄탈 고체(도전성 고분자) 해석 콘덴서
(IEC 60384-24)

※1 측정 전압 (=시료에 인가되는 전압)은 개방 단자 전압을 출력 저항과 시료로 분압한 전압입니다. 

※1 측정 전압 (=시료에 인가되는 전압)은 개방 단자 전압과 출력 저항, 시료의 임피던스로 계산할 수 있습니다. 

※2 DC 바이어스 인가는 생략 가능합니다. 

※3 양극성 콘덴서에는 DC 바이어스를 인가하지 않음. 

※4 측정 전압 0.5Vp 이상일 때만 인가함. 

Cs와 Cp 결정법 

​일반적으로 대용량 콘덴서와 같은 저임피던스 소자 (약 100Ω 이하)를 측정하는 경우는 직렬 병가 회로 모드, 소용량 콘덴서와 같은 고임피던스 소자 (약 10kΩ 이상)를 측정하는 경우는 병렬 등가 회로 모드가 사용됩니다.  약 100Ω～10kΩ의 임피던스 등 등가 회로 모드가 불분명한 경우는 부품 제조원에 확인해 주십시오. 

측정기 소개:

​양산용 

연구개발, 수용 검사 등

4단자대법:

​시료 Zx의 가까운 곳에서 실드끼리 연결하면 측정 전류가 실드를 통해 돌아옵니다. 이 실드를 통해 돌아오는 전류에 의해 발생하는 자속이, 측정 전류 I에 의해 발생하는 자속 중화로 인해 저임피던스의 측정에 대한 측정 오차를 줄입니다.(IM35xx) 

연속 측정 모드:

IM35xx 시리즈의 연속 측정 기능은 다른 설정 항목을 다른 설정 조건(주파수, 레벨)로 연결 측정할 수 있습니다.

아래의 예에서는 Cs-D 측정(120Hz)과 ESR 측정(100kHz)를 연속 측정하고 있습니다.

전도성 고분자 콘덴서는 알루미늄 전해 콘덴서와 비교해서 ESR(등가 직렬 저항)이 낮고 온도 변화에서도 안정된 특성을 갖고 있습니다. 또한, DC 바이어스에 대한 정전 용량의 안전성도 뛰어납니다. 측정 조건은 JIS 규격 C5101-25-1로 규정되어 있으며 등가 직렬 저항(ESR) 또는 손실각의 정접 D(tanδ)를 측정합니다.

측정 조건의 설정 예:

※ 그 외는 초기 설정

※ 위는 측정 예입니다. 적절한 조건은 측정 대상에 따라 다르므로 사용자가 결정해 주십시오.

JIS C5101-25-1 표면 실장용 고정 알루미늄 고체（전도성 고분자） 전해 콘덴서
(IEC 60384-25-1)

※1 측정 전압 (=시료에 인가되는 전압)은 개방 단자 전압을 출력 저항과 시료로 분압한 전압입니다.

※1 측정 전압(=시료에 인가되는 전압)은 개방 단자 전왑과 출력 저항, 시료의 임피던스로 계산할 수 있습니다.

※2 DC 바이어스 인가는 생략 가능합니다.

저임피던스 고정밀도 모드:
저임피던스 고정밀도 모드에서는 출력 저항이 내려가고 측정 전류가 증가하여 반복 측정 정밀도가 향상됩니다. 100μF를 초과하는 대용량(저임피던스) 콘덴서를 측정하는 경우, 보다 안정된 측정을 할 수 있습니다. 아래의 그래프는 IM3570을 사용하여 저임피던스 고정밀도 모드 ON/OFF에서 반복 정밀도를 비교한 것입니다. (100kHz, 1Ω 레인지, 1V)

※저임피던스 고정밀도 모드가 유효가 되는 조건은 기종에 따라 다릅니다. 각 기종의 사용설명서를 참조해 주십시오. 

측정기 소개:

​양산용 

연구개발, 수용 검사 등

등가 회로 해석 기능:

​등가 회로 해석 기능에 따라 부품을 구성하는 L, C, R 각 요소를 개별로 해석할 수 있습니다. 

아래의 그림에서는 IM3570+IM9000으로 전도성 고분자 콘덴서의 ESR과 ESL을 계산했습니다.

연속 측정 모드:

IM35xx 시리즈의 연속 측정 기능은 다른 설정 항목을 다른 설정 조건 (주파수, 레벨)으로 연속 측정할 수 있습니다. 아래의 예시에서는 Cs-D 측정(120Hz)과 ESR 측정(100kHz)를 연속 측정하고 있습니다.

코일에는 공심(코어가 공기 또는 비자성 재료)인 것과 코어에 펠라이트 등 자성체(=투자율이 높은 재료)를 사용한 것이 있습니다. 코어가 들어간 인덕턴스에는 전류 의존성이 있습니다.

측정 조건의 설정 예:

​
※그 외는 초기 설정

※위는 측정예입니다. 최적의 조건은 측정 대상마다 다르므로 사용자가 결정해 주십시오.

측정 주파수의 설정에 대해서:

코일(인덕터)가 가진 인덕턴스와 코일에 기생 용량으로 LC 공진하는 현상을 자기 공진이라고 부릅니다. 이 자기 공진이 일어나는 주파수를 자기 공진 주파수라고 합니다. 코일의 평가에서는 자기 공진 주파수보다 충분히 낮은 주파수에서 L과 Q를 측정해 주십시오,.

코일의 인턱턴스는 Z=j2πfL으로 계산할 수 있으며 고조파수만큼 높아집니다. 주파수를 변경하여 측정할 때는 측정 레인지를 AUTO로 설정하면 좋은 효율로 측정할 수 있습니다. 보다 정밀도 좋은 측정을 하기 위해서는 정확도가 좋은 레인지에서 측정할 수 있는 임피던스가 되도록 주파수를 설정해 주십시오.

측정 신호 레벨의 설정에 대해서:

​측정 전류는 개방 단자 전압과 출력 임피던스, 피측정물의 임피던스로부터 계산할 수 있습니다. 정격 전류를 초과하지 않도록 측정 전압을 설정해 주십시오. 

전류 의존성이 있는 코일(=자성체 코어)의 측정에서는 자성체가 포화되지 않는 신호 레벨로 설정해 주십시오. 전류 의존성이 없는 코일이면 가장 정확도가 좋은 신호 레벨이 되도록 설정할 것을 권장합니다. IM35xx 시리즈에서는 V 모드의 1V가 가장 정확도가 좋은 설정입니다.

IM758x 시리즈에서는 DUT 포트 50Ω 종단 시의 파워로 측정 신호 레벨을 측정하고 있으며 가장 정확도가 좋은 설정 은 +1dBm입니다. 코어가 들어간 코일이나 정격 전류가 작은 코일 등을 측정하는 경우는 IM35xx 시리즈로 설정할 수 있는 CC(정전류) 모드가 편리합니다.

측정 전류가 일정하도록 소프트웨어로 제어하고 있습니다.

측정기의 소개:

양산용

연구개발, 수용 검사 등

Ls와 Lp 결정법： 

​일반적으로 저임피던스 소자 (약 100Ω이하)를 측정하는 경우는 직렬 등가 회로 모드가 사용되며 고임피던스 소자 (약 10kΩ 이상)을 측정하는 경우는 병렬 등가 회로 모드가 사용됩니다. 약 100Ω～10kΩ의 임피던스 등 등가 회로 모드가 불분명한 경우는 부품 제조원에 확인해 주십시오. 

인덕터는 그림과 같이 이상 인턱터 L에 권선인 동선 Rs, 코어의 철손 Rp가 연결된 것과 같은 동작을 합니다. 이상 코일의 리액턴스 XL은 XL＝j2πfL로 계산할 수 있습니다. Rs 또는 Rp의 크기에 다르므로 통틀어 말할 수는 없지만 저임피던스의 코일은 XL이 작으므로 Rp와 L을 병렬로 한 임피던스 ≒XL로 볼 수 있습니다. 한편, Rs는 Ls가 작으므로 무시할 수는 없으므로 직렬 등가 회로가 됩니다. 고임피던스에서는 반대로 Rp는 무시할 수 없지만 Rs는 무시할 수 있으므로 병렬 등가 회로가 됩니다.

코일에 흐르는 전류
​코일에 흐르는 전류는 개방 단자 전압과 출력 임피던스, 피측정물의 임피던스로부터 계산할 수 있습니다.

※1　출력 임피던스는 기종 또는 저임피던스 고정밀도 모드가 유효인지 아닌지에 따라 다릅니다. 사용설명서에 기재되어 있는 제품 사양란을 참고해 주십시오.

Rdc 측정에 대해서:

코일의 평가에서는 L, Q, Rdc를 측정합니다. IM3533 또는 IM3536 등에서는 1대로 L, Q, Rdc 측정을 할 수 있습니다. 교류 신호로 L과 Q를 측정한 후 직류 신호로 Rdc를 측정합니다.

※Rs, Rp＝Rdc는 아닙니다. Rs 또는 Rp는 교류로 측정한 저항입니다. Rs 또는 Rp에는 코어의 손실, 표피 효과 또는 근접 효과에 따라 증가되는 권선 저항 등이 포함되어 있습니다.
권선재의 온도 계수가 크면 온도에 따라 Rdc가 변화됩니다. IM3533에는 Rdc의 온도 보정 기능이 있습니다.

 

직류 중첩 특성에 대해서:
​코일의 특성 중 하나로 직류 중첩 특성이라는 것이 있습니다. 직류 전류에 대한 임피던스의 저하를 나타낸 것으로 전원 회로와 같이 대전류를 흐르게 하는 회로용 코일에 있어서 중요한 평가 항목입니다. 

당사 LCR 미터에 내장되어 있는 DC 바이어스 전압 인가 기능은 콘덴서 측정용이며, 직류 전류를 흐르게 하지는 않습니다. 직류 전류를 중첩하기 위해서는 DC 바이어스 전류 유닛 9269 (또는 9269-10)와 외부 전원을 사용하거나 회로를 직접 제작해 주십시오.

※ DC바이어스 전류 중첩 회로는 각 LCR 미터의 사용설명서 뒷 페이지의 부록을  참조해 주십시오. 

딜레이 시간의 시간 방법:

LCR 미터의 Rdc 측정에서는 측정 오차를 줄이기 위해 발생 전압을 ON/OFF하여 본체 내부의 오프셋을 취소할 수 있습니다. (DC 어저스트 기능)

인덕터로 인가 전압이 전환될 때, 출력 저항 또는 인덕터의 등가 직렬 저항, 인덕턴스에 따른 과도 현상이 발생합니다. Rdc 측정을 할 때는 과도 현상의 영향을 받지 않도록 충분히 긴 딜레이 시간을 설정해 주십시오. 딜레이 시간의 명칭이나 측정 타이밍은 기종에 따라 다릅니다. 각 기종의 사용설명서를 참조해 주십시오.

적절한 딜레이 시간을 모르는 경우 먼저 가능한한 긴 딜레이 시간을 설정합니다. 그 때의 측정값이 변화없는 범위에서 딜레이 시간을 서서히 짧게 해주십시오.

변류 전압은 트랜스(변압기)를 사용하여 승압, 하압될 수 있습니다. 기본 구조는 철심에 1차 코일과 2차 코일을 둘러감은 구조로 되어 있습니다.

전류가 흐르면 코일 내부에 자계가 발생하고 전압이 발생합니다. 이 전압의 크기는 "코일 권수"에 비례합니다. 예를 들면 1차 코일(입력측)의 권수가 100권, 2차 코일(출력측)의 권수가 200권인 경우, 출력측 권수가 2배이므로 입력측의 100V 전압을 곱하면 출력 측에는 200V의 전압이 발생하게 됩니다. 단, 트랜스의 1차 측과 2차 측의 전력은 변화하지 않습니다.

측정 조건의 설정 예:

※1 인덕터의 응용 소프트웨어 참조 

※그 외는 초기 설정 

※위는 측정 예입니다. 적절한 조건은 측정 대상에 따라 다르므로 사용자가 결정해 주십시오. 

트랜스는 인덕터 응용 중 하나이며 측정법은 인덕터의 경우와 동일합니다.

트랜스 측정에서 주요한 평가 파라미터는 아래와 같습니다.

・　1차 인덕턴스（L1) 및 2차 인덕턴스（L2)
・　누설 인덕턴스
・　권선간 용량（C)
・　상호 인덕턴스（M)
・　권수비 

각각의 측정방법의 상세를 아래에 나타냈습니다.

측정기 소개:

​양산용

연구 개발, 수용 검사 등에

1차 인덕턴스(L1) 및 2차 인덕턴스(L2):

​아래 그림과 같이 1차 측 또는 2차 측에 측정기를 직접 연결하는 것으로 1차 인덕턴스나 2차 인덕턴스를 측정할 수 있습니다. 단, 다른 권선은 모두 개방 상태가 됩니다. 인덕턴스 측정 결과에 권선의 분포 용량의 영향이 포함되는 것에 주의하십시오. 

누설 인덕턴스:

​이상적인 트랜스에서는 출력을 단락하면 입력도 단락됩니다. 하지만 실제 트랜스에서는 출력을 단락해도 누설 인덕턴스가 남습니다. 누설 인덕턴스(leakage inductance)는 아래 그림과 같이 2차 측을 단락하고 2차 측의 인덕턴스를 측정하는 것으로 얻을 수 있습니다.

누설 인덕턴스란

트랜스의 1차 권선과 2차 권선의 양쪽과 쇄교하는 자속을 주자속(φ12 또는φ21)이라고 합니다. 트랜스의 자속은 이 외에 1차 권선만 쇄교하며 2차 권선과는 쇄교하지 않는 1차 측 누설 자속(φσ1)과 2차 권선만 쇄교하고 1차 권선과는 쇄교하지 않는 1차측 누설 자속(φσ2)이 있습니다.

이상적인 변압기의 경우 주자속만이 존재하지만 실제 트랜스에서는 자기 누설이 있으므로 반드시 누설 자속이 존재합니다.

이 누설 자속은 1 차 측, 2차 측이 각각 권선에서만 쇄교하지 않으므로 변압 작용에는 기여하지 않습니다. 또한 동시에 각각의 권선만 쇄교하지 않는 것은 각각의 권선의 인덕턴스로써 기여하고 있는 것을 의미합니다. 이런 방식으로 1차 측 누설 자속은 1차 측 누설 인덕턴스가 되며 2차 측 누설 자속은 2차 측 누설 인덕턴스가 됩니다.

권선간 용량:

​1차 측과 2차 측 사이의 권선 용량은 아래 그림과 같이 각 권선의 한쪽씩 측정기에 연결하는 것으로 측정할 수 있습니다. 

상호 인덕턴스:

​상호 인덕턴스는 동상 직렬, 역상 직렬 연결로 인덕턴서를 측정하고 아래 그림에 나타낸 식을 사용하여 계산함으로써 얻을 수 있습니다. 

권수비:

권수비는 아래 그림과 같이 2차측에 저항 R을 연결하고 1차 측에 임피던스 값 Z를 측정하는 것으로 근사값을 구할 수 있습니다.

LCR 미터인 IM3533/IM3533-01의 트랜스 측정 기능을 사용하면 상호 인덕턴스, 권수비, 인덕턴스 차를 구할 수 있습니다.

IM3533/IM3533-01의 권수비 측정은 1차, 2차 인덕턴스 값을 측정하여 구합니다. 

변압기는 교류 전압의 강압이나 승압 등 전압을 바꾸기 위해 이용됩니다. 또 하나의 역할로 절연도 있습니다. 전기기기 내부의 전원회로에서 입력측과 출력측을 분리, 입력측 전기가 직접 출력측으로 흐르는 것을 방지하여 전기기기의 사용자를 보호합니다. 

일상생활에서 볼 수 있는 것으로는 해외 여행을 갈 때 사용하는 소형 변압기나 거리의 전신주 위에 붙어 있는 양동이와 같은 모양의 설비가 그에 해당합니다.

변압기는 고전압에서 저전압까지 시설에서 필요한 부하에 맞춰 전기를 사용하기 쉬운 전압으로 변환해 주는 것입니다. '처음부터 사용하기 쉬운 전압으로 내보내면 되지 않을까?'라고 생각하는 분들도 계실 수 있습니다. 

그러나 전압이 낮은 상태에서 전선을 통한 송전을 실시하면 송전 손실이 상당히 발생하게 됩니다. 송전 손실을 가능한 한 늘리지 않기 위해 발전소는 전기를 고압인 상태로 하여  전류를 억제하여 송전하고 있습니다. 

변압기의 기본적인 평가 파라미터로 다음과 같은 것이 있습니다.

<이미지: LCR Meter>

・1차 인덕턴스（L1）, 2차 인덕턴스（L2）측정

1차측, 2차측에 측정기를 직접 연결하여 1차 인덕턴스나 2차 인덕턴스를 측정합니다. 이것들을 측정하는 경우에는 다른 권선은 모두 개방 상태로 해 둡니다. 

・누설 인덕턴스 측정

이상적인 변압기에서는 출력으로 단락되면 입력도 단락되지만 출력이 단락되더라도 누설 인덕턴스가 남습니다.

누설 인덕턴스는 2차측을 단락시켜 1차측 인덕턴스를 측정함으로써 얻을 수 있습니다.

・권선 간 용량

1차측, 2차측 사이의 권선 용량을 측정하는 시험. 각 권선 한쪽씩 측정기에 연결하여 측정 가능합니다. 

・상호 인덕턴스 측정

동상 직렬·역상 직렬 연결로 하여 인덕턴스 측정을 실시하고 M=(La-Lo)/4 수식을 이용해 산출 가능합니다. 

・권수비 측정

2차측에 저항 R을 연결하여 1차측에서 임피던스 값 Z를 측정함으로써 근사치를 구할 수 있습니다. N=√(R/Z)로 산출할 수 있습니다. 

온도상승시험은 '정격운전상태에서 규정값 내의 온도상승인지'를 확인하기 위한 시험입니다. 온도 측정은 변압기의 기름이나 권선 등의 온도를 측정합니다. 측정 방법은 주로 다음 3 가지입니다. 

・실부하법

정격 부하 상태에서의 온도 상승 시험입니다. 변압기에 부하를 걸어 실시합니다. 대용량 변압기로 실시하는 것은 현실적이지 않습니다. 따라서 이 방법은 소용량 변압기에서 실시됩니다. 

・반환부하법

무부하손·부하손의 전원용량을 개별적으로 공급하여 측정하는 방법입니다. 시험에 사용되는 전원 용량이 적기 때문에 전력용 등 대용량 변압기로도 시험을 실시할 수 있습니다. 주의점으로는 동일 정격의 변압기가 2대 이상 필요하며, 측정 결과에 대해 온도 보정이 필요합니다. 

・등가부하법

한쪽 권선을 단락시켜 정격 주파수의 전원으로 다른 쪽 권선에 전류를 흘려 무부하손·부하손의 합과 같은 손실을 흘렸을 때의 온도 상승을 측정하는 방법입니다. 전체 손실을 부하손으로 공급하기 때문에 값을 파악해 둘 필요가 있어 주의해야 합니다. 또, 반환부하법과 마찬가지로 온도 보정 등을 실시해야 합니다.

그 밖에 저항 측정에 의한 온도 상승 시험이 있습니다. 측정한 저항값과 주위온도에서, 상승온도로 환산하여 실시합니다.

앞서 설명한 시험 방법 이외에도 변압기 시험은 다양합니다.변압기 이외에도 자주 이용되는 내전압 시험이나 절연 저항 시험 등 외에 내진성·대후성·내열성·내한성·내습성 시험 등 다양합니다. 또한 변압기와 모터 등의 에너지 절약 평가 지표 중 하나가 되기도 하는 무부하손 시험 등도 있습니다. 

HIOKI 파워 미터 PW3337/PW3336은 저역률에서도 역률의 영향 0.1%이하로 작기 때문에, 저역률 시의 유효 전력을 고정확도로 측정 가능합니다. 

임피던스는 교류에 대한 저항을 나타냅니다. 기호 “Z”와 옴(Ω)을 단위로 사용하여 표현합니다.

숫자가 클수록 전기 흐름에 대한 저항이 크고 숫자가 작을수록 저항이 적습니다. 임피던스는 전기 회로에서 매우 중요한 고려 사항입니다.

임피던스는 저항이며 DC 저항과 동일한 단위인 옴을 사용하여 표현하기도 합니다. 즉, DC 저항과 임피던스가 반드시 동일하지는 않습니다. 일반적인 수준에서 동일한 개념을 설명하지만 AC 임피던스는 더 복잡합니다.

DC 회로에서 저항(R)은 전류 흐름을 방해합니다. AC 회로에서 저항(R) 외에도 코일(인덕턴스, L)과 커패시터(C)도 전류 흐름을 방해합니다.

임피던스는 눈에 보이지 않기 때문에 측정하기 위해서는 전용 계측기가 필요합니다. 임피던스를 측정할 수 있는 기기에는 임피던스 미터, LCR 미터 및 임피던스 분석기가 포함됩니다.

임피던스 측정에는 여러 가지 방법이 있으며 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다. 결과적으로 측정 방식, 범위 및 정확도는 선택한 기기에 영향을 미칩니다.

다음 표에는 임피던스 측정 방법이 요약되어 있습니다. 이를 사용하여 임피던스 측정 방법에 대한 일반적인 이해를 높일 수 있습니다.

임피던스 측정은 매우 섬세한 과정이며 측정값이 안정되지 않는 경우가 많습니다. 이 문제의 잠재적 원인은 다음과 같습니다.

측정 중인 구성 요소로 인한 가변성

임피던스 측정은 측정 대상 부품 간의 개별적인 차이에 의해 영향을 받습니다. 경우에 따라 동일한 조건에서 측정하더라도 측정값을 재현할 수 없습니다.

측정 중인 구성 요소의 기생 구성 요소

저항 및 리액턴스에 대한 설계 값 외에도 구성 요소에는 측정 값의 가변성을 유발하는 기생 구성 요소가 있습니다. 부품에 연결된 리드의 길이와 부품 사이의 거리가 달라도 측정값이 달라질 수 있습니다.

기기가 사용되는 조건으로 인한 가변성

측정값은 측정 시 커패시터 및 인덕터의 온도, 프로브 용량, 고임피던스 소자 측정 시 외부 유도 노이즈 등 측정 환경의 변화에 ​​영향을 받습니다. 또한 측정 중인 회로나 기기에서 발생하는 DC 바이어스에 의해 측정이 영향을 받을 수 있습니다.

임피던스 측정의 변동성을 피하기 위해 여러 측정을 평균화하는 것과 같은 단계가 필요합니다.

요약

다양한 유형의 임피던스 아날라이저가 있으며 측정 방법, 주파수 범위 및 기타 사양이 다릅니다. 올바른 임피던스 아날라이저를 선택할 수 있도록 수행해야 하는 측정의 종류를 명확히 하고 싶을 것입니다. 또한 다양한 요인으로 인해 임피던스 측정이 가변적이기 때문에 반복 테스트 측정을 수행하는 등의 조치를 취해야 합니다.