클램프 미터란?
클램프 미터는 회로에 흐르는 전류를 측정하는 기기입니다.
일반 전류계는 전류 회로 내부에 내장해야 하고, 회로를 한 번 정지시켜야 한다. 반면 클램프 미터는 전선 부분을 외부에서 클램프하는 것만으로 전류를 측정할 수 있습니다. 회로를 차단할 필요가 없어 빠르고 안전하게 작업할 수 있습니다.
클램프 미터의 사용 용도
간단하게 회로에 흐르는 전류 값을 알고 싶을 때 사용합니다.
아래는 사용 예시입니다.
- 전기공사 작업 시 통전 사전 및 사후 확인 작업
- 전기 회로 고장 시 원인 조사를 위한 통전부 확인
- 전기기기의 가동 상태 확인
또한, 클램프 미터의 특징은 무정전으로 사용할 수 있다는 점입니다. 연속 가동되는 설비에도 적용이 가능합니다.
클램프 미터의 원리
클램프 미터는 전류를 실측하지 않고 전류에서 발생하는 자기장을 측정하여 전류 환산값으로 출력합니다.
클램프 미터의 클램프 부분에는 마그네틱 코어가 있으며, 이 부분에서 자기장을 감지하여 전류 값으로 변환합니다. 교류와 직류는 자기장의 극성이 다르기 때문에 원리가 다릅니다.
다양한 측정 방식 중 직류와 교류 모두 감지할 수 있는 방식으로는 홀소자 방식이 있습니다. 이 방식은 자기 코어 내에 홀 소자를 내장하여 피측정 회로의 자기장을 전압으로 측정하고, 내장된 앰프를 통해 전류 값으로 변환합니다.
클램프 미터를 선택하는 방법
전류 회로에는 직류 회로와 교류 회로가 있습니다. 측정하고자 하는 회로의 전류 성분과 측정하고자 하는 정밀도에 따라 적절한 클램프 미터를 선정하는 것이 중요합니다.
큰 정밀도를 필요로 하지 않는 경우, 직류와 교류 모두 대응할 수 있는 홀소자식이 무난합니다. 단, 회로의 설치 위치에 따라서는 클램핑이 잘 되지 않을 수도 있습니다. 교류의 경우, 코어가 없는 로고스키식 클램프 미터를 선택하면 클램프부를 구부리면서 측정할 수 있습니다.
클램프 미터의 기타 정보
1. 누설전류 측정 방법
누설전류가 있으면 감전의 위험이 있기 때문에 전기설비의 유지보수에 있어 매우 중요한 점검 항목입니다. 그 측정에 누설전류 클램프 미터를 사용합니다.
누설전류는 매우 미세한 전류이며, 누설전류 클램프 미터에는 민감한 변류기가 장착되어 있습니다. 변류기에는 투자율이 높고 미세한 전류를 감지하는 데 적합한 퍼멀로이(Permalloy)가 사용됩니다.
누설 전류 측정은 ‘영상 전류 측정’과 ‘접지선 전류 측정’의 두 가지 방법이 있습니다.
- 영상 전류 측정
영상전류 측정은 전상을 일괄적으로 클램프합니다. 클램프 미터는 전류에 의한 자기장을 감지하여 전류 값으로 변환하지만, 부하에 흐르는 전류에 의한 자기장은 서로 상쇄됩니다. 그러나 누설 전류가 있는 경우 자기장이 불평형이 되어 클램프 미터에 전류 값이 표시됩니다. 이 전류 값을 읽으면 누설 전류의 크기를 측정할 수 있습니다. - 접지선 전류 측정
전기기기는 접지선으로 케이스를 접지합니다. 누전 시에는 접지선을 통해 대지로 누설전류가 흐르기 때문에 접지선을 직접 클램프하여 전류값을 측정할 수 있습니다.
2. 클램프 미터의 정확도
교류 전류의 측정 방법에는 ‘평균값형’과 ‘실효값형’ 두 가지가 있습니다.
- 평균값형
평균값형은 교류의 반주기 전류값을 평균하여 그 평균값에 파형률을 곱하여 측정값으로 하는 방식입니다. - 실효치형
실효값형은 전류값을 주기적으로 샘플링하여 측정하고, 그 측정값에 RMS 연산을 수행하여 실효값을 구하는 방식입니다.
전류 측정에서 측정 대상의 전류가 정현파라면 측정 방법에 관계없이 동일한 수치를 나타냅니다. 그러나 측정 대상 전류가 왜곡파라면 고조파 성분으로 인해 평균값형 클램프미터는 정확한 실효값을 얻지 못합니다.
반면, 실효값 지시형 클램프미터는 샘플링 주파수가 충분히 높으면 측정 정확도를 떨어뜨리지 않고 측정할 수 있습니다. 위와 같이 측정 대상 전류에 왜곡파가 포함된 경우 실효값형 클램프미터를 사용합니다. 그러나 저렴한 클램프미터는 평균값형 이동식 코일형 클램프미터입니다.