공조냉동설비의 전기 계측기 사용방법

[노기자]

공조냉동설비의 전기 계측기 사용방법

공기조화 냉동설비분야에서 시스템의 각 상태를 측정하는데 여러 가지 전문적인 측정기기류가 필요하고, 정상여부를 판단하는 데는 전기 계통에서 측정한 값을 제대로 읽고 이해하는 것이 무엇보다 중요하다. 전기를 전문적으로 취급하지는 않지만 전기 전문가 못지않은 실력과 경험이 필요한, 시스템을 점검하고 판단하는데 필요한 기본적으로 사용되는 계측기의 종류와 사용방법을 알아본다.

1. 절연 저항계(Mega Tester)

전기기기나 전기 배선 기타 전기 공사부분의 절연성능을 조사하는 계기로써 현장에서 속칭 ‘메가’라는 명칭으로 불린다. 인가전압에 따라서 100, 250, 500, 1,000 및 2,000V의 5종이 있으나 저압의 옥내 전로나 냉동기에서는 500V 절연 저항계를 많이 사용한다.

전기절연의 양호, 불량 또는 절연성능의 열화정도를 판정하는 데는 일반적으로 절연저항의 대, 소 또는 그 값의 경년변화를 판단기준으로 판단하게 되므로, 냉동 공조에서는 반드시 구비해야 할 필수 장비 중 하나라 할 수 있다.
절연 저항계는 버튼스위치에 의한 단속 측정과 자동으로 연속 측정 기능 중 하나를 선택해서 측정값을 읽을 수 있다.

1) 사용방법

① 점검
사용 전에는 반드시 점검을 해 보아야 한다. 우선, 절연 저항계의 L(Line), E(Earth) 단자에 리드 선을 접속하고, 클립(어스단자 -극)과 리드 봉(+극)을 떼어 놓았을 때 지침은 ∞ (무한대)를 지시하고, 리드 봉 끝은 접속된 상태에서 지침이 “0”을 가리키면 정상인 상태이다.

② 선간(線間)절연저항 측정
단상 2선식의 경우에는 분기 개폐기를 열고, 부하 측의 양 단자에 E, L 단자를 리드 선으로 접속한다. 이때 부하 측에 달려있는 전구나 형광등의 튜브 등 부하기구는 떼어 놓거나 스위치를 열어둔다. 또한 냉장고 등 전기기계 기구를 사용할 때는 코드를 빼놓아야 한다. 즉, 부하를 전로에서 떼어 놓은 상태에서 측정해야 한다.

③ 전동기의 절연 저항 측정
전동기의 절연저항을 측정할 경우에는 L 단자를 전동기의 리드 선에 연결하고, E 단자를 전동기의 케이스(베이스)에 연결하여 측정한다.

2) 절연저항 측정방법

① 절연저항 측정 전에 반드시 선로는 개방(Off)되어 있는지 확인 후 측정을 하여야 한다. 아래 그림과 같이 패널의 3종접지에 반드시 메가 테스터기의 고정 클립(악어이빨)을 물리고 메가 테스터기 선택 스위치 노브는 메가 옴( ㏁ ) 위치에 놓는다.

② [그림 2]에 보는 것과 같이 메가 테스터기 리드 봉(라인단자, +극)을  고무커버가 붙은 고정 클립(어스단자, -극)이 물린 3종접지를 접촉시킬 경우, 메거테스터기 바늘이 0Ω 을 가리키는데, 이것은 메가 테스터기가 500V용으로 이 500V의 전기가 서로 통하여 바늘이 오른쪽으로 최대한 움직여 0Ω 이 된 것이다. 즉, 메가 테스터기상으로는 누전으로 감식된 상태이다.

예를 들어 전열기구나 모터 코일단자에 확인하여 테스터기 바늘이 위 그림과 같이 0Ω을 가리키면 누전으로 판단한다.

③ [그림 3]같이 메가 테스터기 클립(어스단자 -극)을 3종접지에 물린 상태이고 한쪽 리드 봉은 마그네트 스위치 모터 R, S, T 단자와 U, V, W 단자에 접촉시킨 결과 메가 테스터기 바늘은 무한대(∞)를 가리키고 있다. 즉, 클립 쪽의 멀티테스터기 500V가 마그네트 스위치 모터 R, S, T, U, V, W 단자에 전기가 서로 전혀 통하지 않는다는 것이고, 이는 누전이 전혀 없는 상태이다.

만약 누전이 된다면 모터 코일이 대지에 접촉되어서 클립의 500V 전압의 일정 전류가 모터코일 누전되는 곳을 타고 대지를 거쳐서 R, S, T, U, V, W쪽 메가 테스터기 리드 봉 쪽으로 전기가 흐르게 되는데, 이를 통해 누전임을 판단할 수 있다.

④ 아래 [그림 4, 5]를 보면 각 R ,T상의 절연저항 수치가 30㏁ - 35㏁ 정도 가리키고 있는데 보통 냉동기 모터의 각상 접촉부와 접지 사이의 절연저항은 절연저항 수치가 기준치 메이커 마다 차이가 있으나 3-5 ㏁ 이상이므로 적정하게 절연이 유지된 상태로 볼 수 있다.
일반적으로 모터의 절연저항 값이 5㏁ 이하로 떨어지면 운전을 중지하고 해당 제품 제조 메이커의 전문 서비스를 받아야 한다.

2. 멀티 테스터(Multi-Tester)

일반적으로 테스터라 하면 멀티 테스터를 지칭할 정도로 사용범위가 넓은 측정기구이다. 테스터는 냉동기의 전기 계통 점검에 있어 필수적인 중요한 계측기구이며 매우 편리하다.

일반적으로 사용되고 있는 테스터의 측정범위는 다음과 같다.

① 직류전압(DCA) 0~1000V
② 교류전압(ACA) 0~1000V
③ 직류전류(DC㎃) 0~250㎃
④ 저    항(Ω, OHMS) 0~∞)

이밖에 교류의 출력전압(dB)을 측정할 수 있게 되어있으나, 이것은 라디오, TV분야에 속하는 것이므로 여기서는 생략키로 한다.

아날로그 테스터는 저항의 측정범위를 변경하면 “0점”이 항상 변화하기 때문에 저항값을 측정하기 전에 반드시 “0점”을 맞추어야 한다. 미터 컬렉터(Meter Collector)의 나사를 드라이버로 돌려서 미터 지침을 눈금 최좌단의 선에 일치시킨다. 디지털 테스터의 경우 0점 조정이 필요 없으나 정기적인 교정이 필요하다.

1. 저항(Ω) 측정

기본적으로 제일 많이 사용되는 부분이 저항테스터로 오른쪽의 그림은 아날로그테스터의 그림이다. 테스터의 측정범위를 “R×1Ω”에 맞춘다. 적색 리드봉과 흑색 리드봉의 끝을 서로 붙여서 “0점”을 맞추어 테스트할 준비를 한다.

주로 퓨즈나 선의 단선 유무 판단에 이용하는데, 예를 들어 퓨즈 양단에 적색 리드 봉과 흑색 리드 봉을 접촉하였을 때 “0”값을 가리키면 퓨즈는 정상이고 바늘이 전혀 움직이지 않으면 퓨즈는 사용할 수 없다고 판단하면 된다. 디지털 테스터기의 경우에도 저항 측정범위를 지정할 필요 없이 “Ω”표시에 두고 위와 동일한 방법을 사용하면 된다.

저항이나 단선 유무를 체크할 때에는 반드시 전원을 차단하고 체크해야 한다. 특히 아날로그 테스터의 경우에는 전원이 들어가 있는 상태에서 테스터를 사용하다가 잘못하여 전원부를 찍어 테스터 내부의 퓨즈를 단선시키던지 심할 경우 테스터를 고장 나게 할 수 있으니 주의해야 한다.

초보자의 경우, 디지털 테스터를 사용하면 테스터의 고장이나 값의 정확성은 훨씬 쉽게 체크가 가능하지만 아날로그 테스터와 디지털 테스터의 장단점이 있으므로 사용자 취향에 맞는 테스터를 사용하는 편이 좋다.

2. 직류 전압(DCV)측정

배터리나 인쇄회로 기판 점검 수리 시 많이 사용하는 모드가 “직류전압 측정”이다. 아날로그 테스터나 디지털 테스터의 측정범위를 "DCA"로 맞추고 측정한다. 먼저 아날로그 테스터는 리드 봉의 색깔(+, -)을 측정하고자 하는 곳의 극성에 맞추어 측정해야만 테스터에 무리가 가지 않는다.

또 측정값의 폭(전압의 크기)에 따라 레인지(범위)도 맞추어야 한다. 측정범위의 조절은, 측정하고자 하는 전압의 최대값보다 한 단계 높은 범위로 선택한다. (예, DC5V를 측정한다면, 측정범위를 DC12V에 맞춘다.)

디지털 테스터는 위의 복잡한 과정을 생략하고 바로 측정범위만 설정해 주고 측정하면 된다. (단, 아날로그 테스터나 디지털 테스터 모두 리드 봉이 바뀌면 표시창에 “-”표시가 나타난다.)

3. 교류전압(ACV)의 측정

측정방법은 직류전압 측정 방법과 동일하며 측정 범위만 ACA로 맞추면 된다. 주로 측정하는 대상이 220V, 380V, 440V이므로 측정범위는 500V 또는 1000V로 맞춘다. AC 전압은 극성이 없으므로 적색 리드 봉과 흑색 리드 봉의 방향은 신경 쓰지 않아도 무방하다.

디지털 테스터도 레인지만 ACV로 맞추면 동일하게 사용할 수 있다. 전압 측정 방법은 직류 전압 측정방법과 큰 차이는 없으나 전압이 높기 때문에 항상 안전사고에 주의할 필요가 있다.

아날로그 테스터의 경우에는 레인지 값에 항상 유의하고, 순간적으로 발생할 수 있는 다른 부속들과의 쇼트도 조심하여 사용해야 한다. 또한 예기치 못한 쇼트에 대비하여 붉은색 고무로 코팅되어 감전이 일어나지 않게 하는 장갑 등 안전장구를 갖추는 것도 필요하다.

4. 측정시의 주의 사항

① 저항 값 측정에 있어서는 중심 부근이 가장 정확한 값이 얻어지므로 항상 적당한 레인지를 선택한다. 
② 미지의 전압 전류 측정 시에는 우선 큰 측정 범위에서 대략의 값을 알고 나서, 그 다음 필요한 레인지를 선택하여 정확하게 측정한다.
③ 사용하기 전에 레인지 조정 노브의 지시위치를 확인해야 한다. 즉, 전류 레인지나 저항 측정 레인지에 둔 채로 전압을 가하면 미터가 파손되므로 주의를 요한다.
④ 전류가 통해진 상태에서는 저항 측정을 하지 않는다. 반드시 통전을 끊은 다음 측정하도록 한다. 컨덴서를 측정할 경우에는 반드시 방전시킨 다음에 해야 한다.
⑤ 진동이 심한 곳 또는 다습 고온을 가급적 피한다.
⑥ 장시간 사용치 않을 때는 내장된 건전지를 빼놓거나, 또는 때때로 노브를 돌려본다.

3. 클램프미터(Clamp Meter)

멀티테스터는 냉동장치의 전원으로, 가장 일반적인 교류 전류를 측정할 수 없는 것이 결점이다. 교류 전류의 측정에는 클램프미터(후크미터)가 보통 사용되고 있으며 이 계측기로는 교류전압 및 저항도 측정할 수 있어 공조냉동 기사에게 가장 애용되고 있는 전기계측기구의 하나이다.

디지털 클램프미터는 선택 노브로 작업 선택을 하고 LCD 창에 나타나는 수치 값을 직접 읽기만 하면 되지만 아날로그 클램프 미터는 측정 범위를 직접 선택해 줘야 한다.

여기서는 아날로그 클램프 미터를 기준으로 설명한다. 교류 전류 0~300A 또는 0~600A, 교류 전압 600V, 저항 0~5㏀의 측정범위 갖는 제품이 보편적으로 많이 사용되고 있다.

 1) 교류 전류의 측정

교류 측정시의 주의사항으로는 반드시 하나의 도선만을 철심에 물리도록 해야 한다는 것이다. 즉, 캡타이어 케이블의 경우와 같이 단상 또는 3상을 한꺼번에 함께 철심에 물리게 되면 전류측정을 할 수 없다. 따라서 도선이 함께 묶여있을 때는 이것을 풀어내서 각각 단선에 대하여 측정해야 한다.

① 선택 노브(Selector Knob)의 적색 눈금(A라 표시되어 있음)에서 가장 큰 레인지에 맞춘다.
② 집게 모양의 철심의 클램프를 눌러서 철심 끝을 벌려서 전류를 측정하고자 하는 전기회로의 한 선에 물려서 전류 값을 읽는다.
③ 만일, 지시된 전류 값이 눈금 읽기에 너무 적은 경우에는 레인지를 더 적은 측정 범위에 맞추어 다시 정확하게 읽는다.
④ 만일, 측정값을 읽기 곤란한 곳의 전류를 측정할 경우에는 스토퍼(Stoper)를 한쪽으로 움직여서(디지털 클램프미터에서는 DATA　HOLD 버튼을 눌러서) 측정한 값을 고정시켜 나중에 눈금 값을 읽도록 한다.

2) 교류전압(ACV)의 측정

레인지 선택 노브를 전압레인지(ACV) 600V로 전환하고 테스트 리드의 핀을 삽입한 후 리드 봉의 양끝을 측정하고자하는 개소에 접촉시켜 전압 값을 읽는다.

만일 측정 눈금지시가 너무 적을 때는 회로에서 리드 봉을 떼어놓은 다음 레인지를 더 낮은  측정범위에 맞추어 다시 측정한다.

3) 저항(㏀) 측정

저항의 측정을 하기 전에는 반드시 측정 회로에 전압이 걸려있지 않는 것을 확인해야 한다.  잘못해서 전압이 걸린 상태에서 측정하면 클램프 미터의 퓨즈가 절단되거나 저항회로가 차단된다.

레인지 선택 노브를 저항 레인지(㏀)로 전환하고 리드 봉을 측정하고자 하는 양쪽에 접촉시켜 저항 값을 읽는다. 저항 측정 시 부저 음이 발생하여 소리로 도통 유무를 확인할 수 있는 기능도 있다.

4. 검전 드라이버

1) 용도

단상 전원에서 접지 측과 비 접지 측의 구분 및 비 접지 측의 전압의 활성화 유무를 구분하는 간단한 장비이다.

드라이버 부분(앞부분) 전원 측에 접촉시키고 뒷부분은 엄지손가락을 접촉시켜 대지 간에 패 회로가 구성되어 네온램프가 켜질 경우 전원이 인가되었음을 나타낸다.

2) 검전 드라이버 사용 용도 및 장점

① 전기 차단 유무 확인
② 스위치 설치 할 때 스위치 설치 위치 확인 등
③ 저렴한 가격의 경제성
④ 사용이 간단하고 휴대가 편리하며 큰 힘을 필요로 하지 않는 곳의 마이너스(-) 드라이버 기능 사용

3) 사용방법

단상 220V 전원 2가닥 중에서 검전 드라이버를 접촉했어도 한쪽은 안 들어오는 경우가 있는데 그 선은 접지가 되어있는 중선선으로 전기가 통하지 않는다. 전원 2가닥 모두 램프가 작동될 수도 있고 한 선만 램프가 작동될 수 있으며, 2가닥 모두 램프가 점등이 되는 않는 경우는 없다.

만약 두 가닥 모두 램프가 작동되지 않는다면 그 전원 선로에 전기가 들어오지 않는다거나, 검전 드라이버의 램프가 나가거나, 검전 드라이버 불량이므로 교체하여야 한다.

5. 테스트 라이트

현장에서 전기 계측기류가 없을 때 전기회로를 점검하기 위해서 가장 간편하게 제작하여 사용할 수 있는 방법이다. 이것은 그림과 같이 두 가지 종류가 있으며, 하나는 점검되는 기계가 전원에 접속되어 있을 때 사용하는 것이고, 다른 하나는 전원이 없는 상태에서 사용하는 것이다.
예를 들면, 냉동기에 전원을 넣어 운전이 되지 않을 때에는 전구에 두 줄의 리드선이 붙은 것을 사용한다. 즉, 냉동기의 전원에 이 두선을 대서 전구에 불이 들어오면 전원 자체는 이상이 없는 것으로 판단하면 된다. 또 하나는 테스트라이트를 전원에 연결하여 리드 선을 접촉시켜서 전구에 불이 들어오면 제대로 기능을 발휘하는 것이므로, 이것을 이용하여 전원에 접속되어 있지 않는 기기의 배선에 대한 도통시험을 할 수 있다.