안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.
결론부터 말씀드리면 전압계는 두 지점 사이의 전위차를 측정해야 하므로 병렬로 연결하고, 전류계는 회로를 흐르는 전류를 직접 지나가게 해야 하므로 직렬로 연결합니다. 전압은 어떤 부하 양단의 차이를 의미합니다. 따라서 전압계를 부하와 같은 두 지점에 연결해야 그 부하에 걸리는 전압을 측정할 수 있습니다. 이때 전압계가 회로에 영향을 주면 안 되기 때문에 내부저항이 매우 커야 합니다. 전압계 내부저항이 작으면 전압계를 통해 불필요한 전류가 흐르고, 원래 회로의 전압분포가 달라져 측정값이 부정확해질 뿐 아니라 계기가 손상될 수 있습니다. 반대로 전류계는 회로를 흐르는 전류를 측정해야 하므로 부하와 직렬로 연결해야 합니다. 전류계는 회로 전류가 그대로 지나가야 하므로 내부저항이 매우 작아야 합니다. 내부저항이 크면 전류계 자체에서 전압강하가 발생하고 회로 전류가 변해 측정값이 왜곡됩니다. 만약 전류계를 병렬로 연결하면 전류계 내부저항이 매우 작기 때문에 거의 단락에 가까운 경로가 만들어집니다. 이 경우 큰 전류가 전류계로 흘러 계기가 소손되거나 차단기가 동작할 수 있습니다. 반대로 전압계를 직렬로 연결하면 내부저항이 매우 커서 회로 전류가 거의 흐르지 않게 되고 부하가 정상 동작하지 않습니다. 고전압이나 대전류 회로에서는 계기를 직접 연결하는 것이 위험하고 계기 제작도 어렵습니다. 그래서 CT와 PT를 사용합니다. CT는 큰 전류를 5A 또는 1A 같은 작은 전류로 변환하여 전류계나 계전기에 공급하고, PT는 높은 전압을 110V 같은 낮은 전압으로 변환하여 전압계나 계전기에 공급합니다. 이를 통해 작업자의 안전을 확보하고, 표준 계기를 사용해 계측과 보호를 할 수 있습니다. 결국 전압계와 전류계의 연결 방식은 전압과 전류의 물리적 의미 차이에서 나온 것이며, 계기의 내부저항 특성과 안전한 측정 원리를 함께 이해해야 합니다.