클램프미터(Clamp Meter)의 사용법/종류/측정원리

클램프미터(Clamp Meter)의 사용법/종류/측정원리

 

 

1. 클램프미터의 종류

클램프 미터는 부하 전류 측정 타입과 누설 전류 측정 타입 2가지가 있습니다.

부하 전류 측정 타입 : 수 A 이상의 전류를 측정할 수 있는 클램프 미터

누설 전류 측정 타입 : 수 A 이하(mA,μA)의 전류를 측정할 수 있는 클램프 미터

그리고 각각의 전류를 측정할 수 있는 것이 3종류 있습니다.

AC 클램프 미터(교류 전류) : 상용 전원 주파수(50Hz/60Hz)를 중심으로 주파수 대역 특성을 가지고 있는 것 (예:40Hz~1kHz). 또한, 상용 전원 주파수 이하의 범용 인버터(50Hz 이하)까지 측정 가능한 주파수 대역 특성을 갖고 있는 것 (예:10Hz~1kHz).

AC/DC 클램프 미터(교류/직류 전류) : 교류 전류와 직류 전류 모두 측정 가능한 것. 또한, 직류 전류에 교류 전류가 중첩되어 있는 것을(AC+DC) 측정할 수 있는 것.

DC 클램프 미터(직류 전류) : 직류 전류만 측정할 수 있는 것.

또한 정류 방식이 차이로 평균값 정류형(MEAN)과 실효값 정류형(True-RMS) 2종류의 클램프 미터가 존재합니다.

 

2.클램프미터의 정류방식

전류 파형을 실효값으로 변환하는 방식은 "참실효값 방식:True-RMS(참 실효값 지시)"와 "평균값 방식:MEAN(평균값 정류 실효값 지시)"가 있습니다.

왜곡 없는 정현파에서는 어느 쪽도 같은 값을 나타내지만, 파형이 왜곡되면 지시하는 값(표시 값)이 다릅니다. 왜곡은 반도체 등 비선형 부하가 원인으로 발생합니다. 대부분의 전류 측정에서는 왜곡이 없는 전류파형은 없기 때문에 올바른 실효값을 구하는 경우, 참실효값 방식의 클램프 미터를 추천합니다.

 

3. 클램프미터의 사용법

1) 부하전류측정

부하 전류 측정의 경우 그림과 같이 단상 2선이면 2선 모두 클램프하는 것이 아니라 둘 중 한쪽을 클램프합니다. 클램프 미터는 전류가 발생하는 자계를 측정하며 부하에 대해 왕복하는 2선에서는 동일한 양의 역방향 자계가 형성되기 때문에 2개의 자계가 상쇄되어 클램프 미터가 끼워진 2선의 측정 전류값은 제로가 되기 때문입니다. 3상 선의 경우 R, S, T 각각의 전선을 끼워 각각의 전류값을 측정할 필요가 있습니다.

 

2) 누설전류측정

누설 전류 측정의 경우 그림과 같이 단상 2선이면 2선을 클램프합니다. 클램프 미터는 전류에서 발생하는 자계를 측정하고 있으며 부하에 대해 왕복하는 2선에서는 같은 양의 역방향 자계가 형성되므로 2개의 자계는 상쇄됩니다. 누설 전류가 있는 경우 이 2선의 자계에 차이가 발생하여 클램프 미터가 클램프한 2선의 측정 전류값은 누설 전류가 됩니다. 3상 선의 경우는 R, S, T 3개의 선을 한꺼번에 클램프합니다. 또한, 접지선을 클램프 함으로써 누설 전류를 측정할 수 있습니다.

 

4. 클램프미터의 측정원리

1) CT방식

클램프 미터는 전류에서 발생하고 있는 전계를 센서로 파악하고 그것을 전류 환산하는 것으로 전류 측정을 하고 있습니다.

측정 방법은 아래와 같습니다.

CT 방식 클램프 미터의 측정 원리는 아래와 같습니다.

구조 : 자기 코어에 코일을 감은 구조

원리 : 변압기 응용으로 1차 측을 1개의 권선(클램프로 클램프한 선), 2차 측을 N권선(자기 코어에 감겨있는 선)에 따라 전류를 측정한다. 원리상 2차 측 개방 상태에서 1차 측에 전류를 흘리면 2차 측에 전류를 흘리기 위해 개방단에 고전압이 발생하므로 주의가 필요.

장점 : 직선성 또는 측정 범위가 넓음

단점 : 직류 전류의 검출을 할 수 없음

 

2) 홀소자방식

클램프 미터는 전류에서 발생하는 자계를 센서로 제어하고 그것을 전류 환산하는 것으로 전류 측정을 하고 있습니다. 홀 소자 방식의 측정 원리는 아래와 같습니다.

구조 : 자기 코어 내의 틈새에 홀 소자를 넣는 구조

원리 : 클램프로 클램프한 선에서 발생하는 자계를, 홀 소자에서 전압으로 변환하고 전류로 환산함.

장점 : 직류 전류와 교류 전류 모드 측정 가능

단점 : 센서부의 외관부, 자기 회로, 자기 코어의 설계에 따라 성능이 크게 변함

3) 로고스키 방식

클램프 미터는 전류에서 발생하고 있는 자계를 센서로 제어하고 그것을 전류 환산하는 것으로 전류 측정을 하고 있습니다. 로고스키 방식의 클램프 미터의 측정 원리는 아래와 같습니다.

구조 : 코어 리스로 비자성체에 로코스키 코일을 감은 구조

원리 : 전류에 따라 코일의 양단에 미분된 전압 파형이 출력되고 그것을 적분하여 전류로 환산함.

장점 : 코어가 없기 때문에 구부릴 수 있음. 주파수 대역이 넓음.

단점 : 교류만 측정 가능