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Pt100 2선·3선·4선식 차이와 열전대 종류 고르기

Pt100 은 선 저항이 그대로 온도 오차가 됩니다 — 왕복 1 Ω 이면 약 2.6 °C. 2·3·4선식 차이와 허용차 등급, 열전대 K·J·T·E·N·R·S·B 의 범위와 냉접점 보정까지.

공정 온도를 재는 센서는 크게 측온저항체(RTD, 대표가 Pt100)와 열전대 두 가지입니다. 측온저항체는 온도에 따라 바뀌는 백금 저항을 재고, 열전대는 서로 다른 두 금속의 접점에서 생기는 열기전력(mV)을 잽니다. 아래 저항·전압 값은 IEC 60751 의 식과 NIST ITS-90 열전대 표(SRD 60)로 계산했습니다.

Pt100: 0 °C 에서 100 Ω

온도Pt100 저항
−200 °C18.52 Ω
−100 °C60.26 Ω
0 °C100.00 Ω
100 °C138.51 Ω
200 °C175.86 Ω
400 °C247.09 Ω
850 °C390.48 Ω

0 °C 근처에서 1 °C 에 약 0.39 Ω 바뀝니다(IEC 60751, α = 0.00385). 그래서 0.39 Ω 의 저항 오차가 곧 약 1 °C 의 온도 오차입니다. Pt1000 은 같은 식에 저항만 10배입니다.

2선식·3선식·4선식

방식재는 방법선 저항의 영향
2선식센서와 왕복 두 선의 저항을 함께 잼그대로 더해져 높게 읽음
3선식셋째 선으로 선 저항을 재서 뺌세 선의 저항이 같을 때 상쇄
4선식전류를 흘리는 두 선과 전압을 재는 두 선이 따로전압 선에 전류가 거의 흐르지 않아 무시할 만함

2선식에서 왕복 선 저항이 1 Ω 이면 Pt100 은 0 °C 에서 약 2.6 °C, Pt1000 은 약 0.26 °C 높게 읽습니다. 선이 길고 가늘수록 저항이 커지므로 2선식은 짧은 배선이나 Pt1000 에 맞습니다. 3선식은 세 선의 길이·굵기·접속 저항이 같아야 상쇄되므로, 단자 하나가 헐겁거나 중간에 굵기가 다른 선으로 이으면 오차가 남습니다. 더 정확해야 하면 4선식을 씁니다.

Pt100 결선 세 가지: 2선식은 왕복 선 저항 2·RL 이 더해지고, 3선식은 셋째 선으로 선 저항을 재서 빼며, 4선식은 전류 선 I+·I− 와 전압 선 V+·V− 가 따로라 선 저항의 영향이 거의 없음
Pt100 의 2·3·4선식. RL 은 각 선의 저항입니다 — 2선식은 그대로 더해지고, 3선식은 세 선이 같을 때 상쇄되고, 4선식은 전압 선에 전류가 거의 흐르지 않습니다.

받는 쪽(온도 조절기·변환기 입력)이 어떤 결선을 받는지가 먼저입니다. 3선식 입력에 2선식 센서를 물릴 때는 입력 매뉴얼의 단자 연결 방법을 따릅니다.

허용차 등급 (IEC 60751)

IEC 60751 은 센서 자체의 허용차를 등급으로 나눕니다. A 급은 ±(0.15 + 0.002·|t|) °C, B 급은 ±(0.3 + 0.005·|t|) °C 로, 0 °C 에서 ±0.15 °C·±0.3 °C, 100 °C 에서 ±0.35 °C·±0.8 °C 입니다. 이보다 엄격한 AA 급과 느슨한 C 급도 있습니다. 등급마다 허용차가 유효한 온도 범위가 있고 권선형과 박막형이 다르니 센서 데이터시트를 확인합니다. 등급은 센서의 오차이고, 2선식 선 저항 오차는 그 위에 더해집니다.

열전대 종류

형재료 (+ / −)NIST 표 범위100 °C 기전력
K니켈-크로뮴 / 니켈-알루미늄−270 ~ 1372 °C4.096 mV
J철 / 구리-니켈−210 ~ 1200 °C5.269 mV
T구리 / 구리-니켈−270 ~ 400 °C4.279 mV
E니켈-크로뮴 / 구리-니켈−270 ~ 1000 °C6.319 mV
N니크로실 / 니실−270 ~ 1300 °C2.774 mV
R백금-13% 로듐 / 백금−50 ~ 1768.1 °C0.647 mV
S백금-10% 로듐 / 백금−50 ~ 1768.1 °C0.646 mV
B백금-30% 로듐 / 백금-6% 로듐0 ~ 1820 °C0.033 mV

NIST 표 범위는 기전력 식이 정의된 범위입니다. 실제로 쓸 수 있는 상한은 소선 굵기·보호관에 따라 더 낮으니 센서 제조사 사양을 따르세요.

고를 때 볼 것

냉접점 보정

열전대의 mV 는 측정 끝과 입력 단자(냉접점)의 온도 차에 따른 값입니다. NIST 표는 냉접점 0 °C 기준이라, 입력 장치가 단자 온도를 재서 그만큼을 더해 줍니다. 예: K 형으로 300 °C 를 잴 때 단자가 25 °C 면 측정 mV 는 11.208 mV 입니다. 이것을 냉접점 0 °C 로 보고 표에서 찾으면 약 275.8 °C — 약 24 °C 낮게 읽습니다.

K 형 열전대: 측정 접점 300 °C, 보상 도선, 입력 단자(냉접점) 25 °C, 단자에서 재는 전압 11.208 mV. 냉접점 보정을 켜면 300 °C, 없으면 약 275.8 °C 로 읽음
냉접점 보정. 단자가 25 °C 면 300 °C 의 K 형 열전대에서 11.208 mV 만 잡히므로, 입력 장치가 단자 온도 몫을 더해야 300 °C 가 됩니다.

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작성 2026-10-22