인버터 출력 전압, Fluke 87V 저역통과 필터로 재는 법

인버터 출력 전압을 멀티미터로 재면 드라이브 화면보다 꽤 높은 값이 나와서, 측정기가 틀렸는지 드라이브가 이상한지 헷갈리기 쉽습니다. 원인은 대개 PWM 출력에 섞인 높은 주파수 성분까지 측정기가 함께 읽는 데 있습니다. Fluke 87V와 87V MAX의 저역통과 필터 사양을 기준으로, 출력 전압과 주파수를 드라이브 표시와 맞춰 읽는 순서를 정리했습니다.

측정 오차

인버터 출력 전압은 왜 높게 읽힐까요?

Fluke 응용 자료에 따르면 PWM 인버터 출력을 필터 없이 True RMS 멀티미터로 재면 드라이브 표시보다 10~30 % 높게 읽힐 수 있습니다.

PWM, 즉 펄스 폭 변조 출력은 직류 버스 전압을 아주 빠르게 켜고 끄면서 펄스의 폭으로 기본파를 만듭니다. 그래서 출력에는 모터 회전을 정하는 30~60 Hz 안팎의 기본파와, 그보다 훨씬 높은 주파수의 스위칭 성분이 함께 실립니다. 드라이브 화면은 기본파의 실효값만 보여 주지만, 대역폭이 20 kHz에 이르는 True RMS 멀티미터는 스위칭 성분까지 실효값에 더하므로 값이 올라갑니다.

인버터 반에는 True RMS에 필터를 갖춘 측정기를

필터 사양

87V 저역통과 필터, 1 kHz에서 3 dB 감쇠

Fluke 87V와 87V MAX의 교류 대역폭은 20 kHz이고, 저역통과 필터를 켜면 1 kHz에서 신호가 3 dB 줄어들어 스위칭 성분이 걸러집니다.

저역통과 필터는 낮은 주파수는 통과시키고 높은 주파수는 줄이는 회로입니다. 기본파는 1 kHz보다 훨씬 낮아 그대로 지나가고 스위칭 성분은 크게 줄어들어서, 측정값이 모터가 실제로 받는 전압에 가까워집니다. Fluke 응용 자료에 따르면 교류 전압 기능에서 노란색 버튼을 누르면 필터가 켜집니다.

두 모델의 필터 사양이 같으니 측정 절차도 같습니다. 87V MAX는 IP67 등급과 홀스터 장착 시 4 m 낙하 사양이 더해진 모델이라, 물이나 먼지가 많은 펌프장이나 옥외 드라이브 반이라면 고려해 볼 만합니다.

기준 상을 정해 두고 선간 전압 비교

출력 전압은 한 상을 기준으로 정한 뒤 나머지 두 상과의 선간 전압을 차례로 읽습니다. 두 값의 차이가 1 % 이내인지, 드라이브 표시와 맞는지를 봅니다.

검은 리드를 드라이브 출력 단자나 모터 단자의 한 상에 대고, 빨간 리드를 다른 두 상으로 옮겨 가며 필터를 켠 상태의 값을 적습니다. 두 값이 1 % 넘게 차이 나거나 드라이브 표시와 어긋나면 드라이브 출력이나 배선을 의심하세요. 같은 측정을 필터를 끄고 한 번 더 해 보면, 값이 올라가는 폭으로 스위칭 성분의 영향을 직접 확인할 수 있습니다.

입력과 직류 버스는 필터 없이, 출력은 필터를 켜고 읽습니다

출력 주파수를 읽을 때도 필터를 켜야 하나요?

그렇습니다. Fluke 응용 자료는 인버터 출력 주파수, 즉 모터 속도를 87V로 읽으려면 저역통과 필터를 먼저 켜고 Hz 기능으로 넘어가라고 설명합니다.

필터가 없으면 측정기가 스위칭 펄스의 가장자리마다 반응해서 주파수 값이 높거나 흔들리게 나옵니다. 87V의 주파수 정확도는 ±(0.005 % + 1)이므로, 199.99 Hz 레인지에서 50.00 Hz를 읽으면 0.0025 Hz에 마지막 자리 0.01 Hz를 더해 ±0.0125 Hz가 됩니다(계산 예시). 다만 이 값은 사양표의 일반 주파수 정확도로 계산한 것이고, 필터를 켰을 때의 정확도는 사양에 따로 나와 있지 않습니다. 드라이브 설정 주파수와 비교하는 참고 기준으로만 쓰세요.

입력 쪽 전원 상태는 직류 버스에서 드러납니다

직류 버스

직류 버스 전압으로 보는 입력 쪽 상태

직류 버스 전압은 입력 선간 전압의 약 1.414배면 정상입니다. Fluke 자료의 예시로는 480 V 입력에서 약 679 V입니다.

정류된 직류 버스는 교류 입력의 최댓값 가까이 충전되므로, 국내 380 V 입력이라면 약 537 V를 어림 기준으로 삼으면 됩니다. 이보다 크게 낮으면 드라이브가 저전압으로 멈출 수 있습니다. 교류 전압 기능으로 읽은 버스 리플이 40 V를 넘으면 콘덴서 열화나 용량 부족을 의심하라는 것이 Fluke 자료의 안내입니다. 직류 버스에서는 필터를 켜지 않고, 입력 상간 불평형은 「전압 불평형률 계산」의 방법으로 함께 판정합니다.

인버터 반 측정기의 안전 등급, CAT III 이상

Fluke 자료는 3상 인버터 설치 대부분을 CAT III 환경으로 보고, 최소 CAT III 600 V, 가능하면 CAT IV 600 V / CAT III 1000 V 측정기를 권합니다.

87V와 87V MAX는 CAT IV 600 V와 CAT III 1000 V를 함께 갖춰 이 권고를 만족합니다. 다만 리드와 프로브의 등급이 낮으면 전체 등급도 그만큼 내려갑니다. 측정 범주의 뜻과 리드 선택은 「측정 카테고리 CAT II~IV, 안전의 기준」에서, 활선 측정 전 점검은 「디지털 멀티미터, 안전하게 재는 순서」에서 이어집니다.

리드와 프로브의 등급도 함께 확인하세요

입력부터 출력까지 인버터 측정 순서

입력에서 직류 버스, 출력으로 전력이 흐르는 방향을 따라 재면 문제가 어느 단에서 생겼는지 빨리 좁힐 수 있습니다.

1. 측정기와 리드의 CAT 등급, 보호구를 확인하고 측정기를 알려진 전원으로 점검합니다.
2. 입력 선간 전압 세 개를 필터 없이 읽어 서로 비교합니다.
3. 직류 버스 전압을 읽어 입력 선간 전압의 약 1.414배인지 확인합니다.
4. 교류 전압에서 저역통과 필터를 켜고 출력 선간 전압을 기준 상에서 차례로 읽습니다.
5. 필터를 켠 채 Hz 기능으로 출력 주파수를 읽어 드라이브 설정과 비교합니다.
6. 측정 위치, 필터 사용 여부, 값을 함께 기록합니다.

관련 제품

• Fluke 87V
• Fluke 87V MAX

자주 묻는 질문

참고 자료

• Fluke, Fluke 87V Industrial Multimeter 제품 사양(fluke.com)
• Fluke, Fluke 87V MAX True-RMS Digital Multimeter 제품 사양(fluke.com)
• Fluke, Multimeter measurements on adjustable speed drives utilizing the Fluke 87V DMM (응용 자료)
• Fluke, How to use a multimeter to troubleshoot variable frequency drives (블로그)
• Fluke, How to measure output voltage from a VFD to a motor (블로그)