전동기 절연저항은 왜 측정할까? 메거로 확인하는 권선 절연상태

전동기를 정비할 때 가장 자주 하는 전기적인 점검 가운데 하나가 절연저항 측정이다.

현장에서는 흔히

“메거 한번 찍어보자.”

라고 말한다.

측정결과가 수십 MΩ이나 수백 MΩ으로 나오면 상태가 좋다고 판단하기도 하고, 값이 낮으면 권선이 습기를 먹었거나 절연이 나빠졌다고 의심한다.

하지만 절연저항을 제대로 활용하려면 단순히 숫자가 높고 낮은 것만 봐서는 부족하다.

같은 전동기라도 온도가 달라지면 절연저항이 달라질 수 있다.

습도가 높거나 단자함이 오염되어도 값이 떨어질 수 있다.

측정을 시작한 직후와 1분 뒤의 값도 다를 수 있다.

시험전압이 다르면 측정결과의 의미도 달라질 수 있다.

따라서 절연저항 측정은

몇 MΩ인가

만 확인하는 시험이 아니라

권선의 절연을 통해 어느 정도의 누설전류가 흐르고 있으며 그 상태가 과거와 비교해 어떻게 변하고 있는가

를 판단하는 시험이라고 보는 것이 더 정확하다.

전동기에서 절연은 왜 필요할까?

전동기의 고정자권선은 금속도체로 만들어져 있다.

전류를 잘 흘려야 하므로 구리와 같은 도전성이 높은 재료를 사용한다.

하지만 전류는 정해진 권선경로로만 흘러야 한다.

권선에서 철심이나 프레임으로 전류가 새어나가면 안 된다.

상과 상 사이에서도 원하지 않는 전류가 흘러서는 안 된다.

그래서 권선도체 주변에는 절연재료가 사용된다.

슬롯 안에서는 권선과 철심을 절연해야 하고, 권선의 각 도체와 코일 사이에도 적절한 절연이 필요하다.

즉 전동기의 절연시스템은 전류가 흘러야 할 곳과 흘러서는 안 되는 곳을 분리하는 역할을 한다.

전동기 권선은 어디에서 절연되어 있을까?

일반적인 3상 유도전동기의 고정자권선은 고정자 철심의 슬롯에 삽입되어 있다.

권선도체 자체에는 절연피복이 있다.

권선과 철심 사이에는 슬롯절연이 존재한다.

코일 끝부분에도 상간 또는 대지와의 절연을 유지하기 위한 구조가 필요하다.

결국 전동기의 절연은 한 겹의 피복만을 의미하지 않는다.

도체절연,

슬롯절연,

상간절연,

코일 단부의 절연,

바니시나 수지 함침

등 여러 요소가 하나의 절연시스템을 구성한다.

절연이 나빠지면 어떤 일이 생길까?

절연재료는 영구적으로 완벽한 상태를 유지하지 않는다.

열을 받는다.

진동을 받는다.

먼지와 오일이 묻을 수 있다.

습기가 침투할 수도 있다.

전기적인 스트레스를 반복적으로 받는다.

시간이 지나면 절연재료가 경화되거나 갈라지고 접착력이 약해질 수 있다.

도전성 먼지나 습기가 표면에 쌓이면 절연표면을 따라 누설전류가 흐르기 쉬워진다.

절연이 더 심하게 손상되면 권선과 철심 사이에서 지락이 발생하거나 권선 사이에서 단락이 생길 수 있다.

절연저항 측정은 이런 큰 사고가 발생하기 전에 절연상태의 변화를 찾아내기 위한 기본적인 점검방법 가운데 하나다.

절연저항과 권선저항은 완전히 다른 값이다

현장에서 특히 혼동하면 안 되는 부분이다.

권선저항은 구리권선 자체가 가진 전기저항을 측정한다.

일반적인 전동기 권선저항은 비교적 작은 값이므로 Ω 또는 mΩ 단위로 측정하는 경우가 많다.

이 값은

권선단선,

접속불량,

상간 저항불평형

등을 확인하는 데 사용할 수 있다.

반면 절연저항은 권선의 정상적인 전류경로를 보는 것이 아니다.

권선과 철심·프레임 또는 다른 절연된 회로 사이에 전류가 얼마나 새어나가는지를 보는 시험이다.

그래서 단위도 주로

MΩ 또는 GΩ

를 사용한다.

즉

권선저항 → 전류가 흘러야 하는 도체의 저항

절연저항 → 전류가 흘러서는 안 되는 경로의 저항

이다.

메거는 무엇을 하는 장비일까?

절연저항계는 일반 멀티미터보다 훨씬 높은 DC 시험전압을 피시험체에 인가한다.

현장에서는 절연저항계를 흔히 메거라고 부른다.

시험전압을 인가한 뒤 절연을 통해 흐르는 아주 작은 전류를 측정하고

R = V / I

관계를 이용해 절연저항을 계산한다.

예를 들어 같은 시험전압에서 누설전류가 작다면 절연저항은 크게 나타난다.

반대로 절연을 통해 흐르는 전류가 증가하면 절연저항은 낮아진다.

그래서 절연저항값은 권선과 대지 사이에 전류가 얼마나 쉽게 새어나갈 수 있는지를 간접적으로 보여준다.

절연저항 측정에서는 어디로 전류가 흐를까?

전동기 권선과 프레임 사이의 절연을 측정한다고 생각해보자.

한쪽 측정단자를 권선에 연결한다.

다른 단자는 접지된 프레임이나 철심측에 연결한다.

메거가 DC 시험전압을 인가한다.

정상적인 권선전류가 흐르는 회로는 아니다.

아주 작은 전류가 절연재료와 절연표면을 통해 프레임측으로 흐른다.

메거는 이 전류를 이용해 절연저항을 계산한다.

따라서 절연저항이 높다는 것은 일반적으로 해당 시험조건에서 누설전류가 작다는 뜻이다.

누설전류는 한 종류만 있는 것이 아니다

DC 시험전압을 절연물에 인가하면 처음부터 일정한 하나의 전류만 흐르는 것이 아니다.

개념적으로 여러 성분을 생각할 수 있다.

먼저 전동기 권선과 철심 사이에는 전기적인 정전용량이 존재한다.

따라서 시험전압을 인가한 직후에는 이 정전용량을 충전하기 위한 전류가 흐른다.

이를 충전전류라고 볼 수 있다.

또 절연재료 내부의 분극과 관련된 흡수전류가 발생한다.

절연표면이 오염되거나 습기를 포함하고 있으면 표면누설전류가 흐를 수 있다.

절연물 자체를 통과하는 전도성 누설전류도 존재한다.

메거가 측정하는 전류에는 이런 성분들이 함께 영향을 준다.

처음 메거를 인가했을 때 값이 낮은 이유

시험을 시작하자마자 절연저항값을 보면 시간이 지나면서 값이 계속 올라가는 경우가 있다.

메거가 고장난 것이 아니다.

시험전압을 처음 인가하는 순간에는 권선과 철심 사이의 정전용량을 충전하기 위한 전류가 비교적 크게 흐른다.

절연재료의 분극과 관련된 흡수전류도 존재한다.

시간이 지나면서 이런 전류성분이 감소한다.

시험전압이 거의 일정하다고 보면

R = V / I

이므로 측정전류가 감소할수록 표시되는 절연저항은 증가한다.

그래서 정확한 비교를 하려면 측정시간을 일정하게 맞추는 것이 중요하다.

왜 1분 절연저항을 사용하는 경우가 많을까?

측정 시작 직후의 값은 충전전류의 영향을 크게 받을 수 있다.

조금 기다리면 빠른 충전성분이 상당 부분 감소하고 보다 안정된 값을 얻을 수 있다.

그래서 회전기 절연상태를 평가할 때 일정시간, 대표적으로 1분 동안 시험전압을 인가한 뒤의 저항값을 기록하는 방법이 사용된다.

중요한 것은

“메거를 찍자마자 나온 숫자”

와

“정해진 시간 후의 숫자”

를 섞어서 비교하지 않는 것이다.

지난번에는 1분값을 기록하고 이번에는 5초값을 기록했다면 추세비교가 제대로 되지 않는다.

왜 메거값은 시간이 지나면서 올라갈까?

건조하고 비교적 양호한 절연에서는 시간에 따라 흡수전류가 감소하면서 절연저항이 뚜렷하게 증가하는 형태를 볼 수 있다.

반대로 절연표면에 습기나 오염이 많아 지속적인 누설전류가 큰 경우에는 시간이 지나도 저항이 크게 증가하지 않을 수 있다.

이 특성을 이용해 절연의 상태를 추가로 보는 방법 가운데 하나가 PI다.

PI는 Polarization Index, 즉 분극지수다.

PI는 어떻게 계산할까?

대표적인 정의는

PI = 10분 절연저항 / 1분 절연저항

이다.

예를 들어

1분 절연저항이 200MΩ,

10분 절연저항이 400MΩ

이라면

PI = 400 / 200 = 2

가 된다.

PI는 하나의 순간값만 보는 것이 아니라 시험시간 동안 절연저항이 어떻게 변화하는지를 비율로 보는 방법이다.

PI가 높으면 무조건 좋은 것일까?

그렇게 단순하게 해석하면 안 된다.

PI의 판단기준은 회전기의 종류와 전압등급, 권선구조, 절연재료와 제조사 기준 등에 따라 달라질 수 있다.

특히 일부 현대적인 저압 전동기나 절연저항 자체가 매우 높은 절연시스템에서는 PI만으로 상태를 판단하는 것이 적절하지 않을 수 있다.

따라서

PI 몇 이상이면 무조건 정상

이라는 숫자를 모든 전동기에 똑같이 적용해서는 안 된다.

절대 절연저항값,

측정온도,

과거 추세,

모터의 종류,

제조사 기준

을 함께 봐야 한다.

작은 저압모터에도 10분 PI가 항상 필요할까?

반드시 그렇지는 않다.

현장에서 사용하는 소형 저압전동기의 일반적인 상태점검에서는 일정시간의 절연저항 측정과 과거값 비교만으로도 유용한 정보를 얻을 수 있다.

반대로 중요도가 높은 대형 회전기에서는 PI와 같은 시간저항시험을 포함해 보다 체계적인 절연진단을 수행할 수 있다.

시험의 수준은 기기의 중요도와 전압, 절연시스템, 정비기준에 맞게 결정해야 한다.

절연저항 몇 MΩ이면 정상일까?

현장에서 가장 많이 나오는 질문이다.

하지만 모든 전동기에 적용할 수 있는 하나의 숫자를 제시하는 것은 위험하다.

전동기의

정격전압,

권선형식,

절연시스템,

제조시기,

크기,

권선온도,

적용규격

에 따라 판단기준이 달라질 수 있기 때문이다.

제조사가 절연저항 기준을 제시한다면 그 기준을 우선 확인해야 한다.

적용되는 정비규정이나 표준이 있다면 그것도 함께 따라야 한다.

따라서

1MΩ 넘었으니까 무조건 정상

과 같은 단순한 판단은 피하는 것이 좋다.

같은 모터인데 겨울과 여름에 값이 다른 이유

절연저항은 온도의 영향을 크게 받는다.

일반적으로 절연물의 온도가 올라가면 절연저항은 낮아지는 경향이 있다.

따라서 겨울철에 차가운 모터를 측정한 값과 여름철 운전 직후 뜨거운 모터를 측정한 값을 숫자만 놓고 직접 비교하면 잘못된 판단을 할 수 있다.

추세관리를 할 때는 가능하면 비슷한 온도조건에서 측정하는 것이 좋다.

또는 적용하는 절연관리기준에 따라 특정 기준온도로 환산해 비교할 수 있다.

운전 직후 측정하면 왜 값이 낮게 나올 수 있을까?

운전 중인 전동기 권선은 온도가 올라간다.

정지 직후에도 내부는 상당히 뜨거울 수 있다.

절연저항은 온도가 높아지면 감소하는 경향이 있으므로 운전 직후 측정값이 차가운 상태의 값보다 낮게 나올 수 있다.

그렇다고 무조건 절연불량은 아니다.

그래서 측정기록에는 가능하면 절연저항값만 쓰지 말고 권선 또는 모터의 온도조건도 함께 기록하는 것이 좋다.

습기가 절연저항을 낮추는 이유

물은 전동기 절연에 매우 큰 영향을 줄 수 있다.

절연재료 표면에 수분이 존재하면 표면누설전류가 증가할 수 있다.

먼지와 염분 같은 오염물질이 함께 존재하면 영향이 더 커질 수 있다.

장기간 정지되어 있던 모터나 결로가 발생하기 쉬운 장소의 모터는 운전 중이던 모터보다 절연저항이 낮게 나올 수 있다.

그래서 대형 전동기에는 정지 중 내부를 따뜻하게 유지하기 위한 스페이스히터가 설치되기도 한다.

비 오는 날에는 메거값이 달라질 수 있을까?

가능하다.

특히 개방형 모터나 단자함의 밀폐상태가 좋지 않은 모터에서는 주변습도의 영향을 받을 수 있다.

단자대와 애자, 권선 단부 표면의 오염이 있는 상태에서 습도가 높아지면 표면누설전류가 증가할 수 있다.

이 때문에 같은 모터의 절연저항을 장기간 추세관리하려면

날짜,

주위온도,

모터온도,

습도조건,

측정전압,

측정시간

등을 함께 기록하는 것이 좋다.

단자함 오염도 메거값을 떨어뜨릴 수 있다

절연저항이 낮게 나왔다고 곧바로 고정자권선 내부 절연이 파괴되었다고 단정하면 안 된다.

단자함 내부에

먼지,

카본분진,

오일,

습기,

금속분진

등이 쌓여 있을 수 있다.

이 오염물질이 단자와 프레임 사이에 누설경로를 만들면 메거값이 낮아질 수 있다.

따라서 이상값이 나오면 권선뿐 아니라 단자대와 리드선, 케이블까지 어느 구간이 영향을 주고 있는지 분리해서 확인하는 것이 중요하다.

모터와 전원케이블을 함께 측정하면 무엇을 보는 것일까?

모터에 연결된 전원케이블을 분리하지 않고 메거를 측정하면 측정범위에는 모터권선만 포함되는 것이 아니다.

케이블 절연도 함께 포함된다.

그 상태에서 값이 낮다면

모터가 나쁜 것인지,

케이블이 나쁜 것인지,

단자함이 오염된 것인지

바로 구분하기 어렵다.

고장구간을 찾으려면 필요에 따라 모터와 케이블을 분리해 각각 측정해야 한다.

이것이 현장에서 절연불량 위치를 좁혀가는 기본적인 방법 가운데 하나다.

VFD에 연결된 모터는 특히 주의해야 한다

인버터에 연결된 모터를 절연저항 측정할 때는 모터만 생각해서는 안 된다.

메거의 높은 DC 시험전압이 인버터 출력단이나 전자회로에 인가되면 장비를 손상시킬 수 있다.

따라서 일반적으로는 모터 리드를 드라이브에서 적절하게 분리한 뒤 모터권선을 시험해야 한다.

엔코더,

써미스터,

PTC,

브레이크회로,

센서,

서지보호소자

같은 부품도 시험전압의 영향을 받을 수 있다.

정확한 분리방법과 시험전압은 해당 모터와 드라이브의 제조사 지침을 따라야 한다.

왜 일반 멀티미터 저항측정으로는 부족할까?

멀티미터도 저항을 측정한다.

하지만 일반적인 저항모드에서 사용하는 시험전압은 매우 낮다.

절연은 낮은 전압에서는 정상처럼 보이지만 더 높은 전기적 스트레스에서는 누설이 증가하는 경우가 있을 수 있다.

절연저항계는 절연상태를 평가하기 위해 더 높은 DC 시험전압을 사용한다.

따라서 수십 MΩ 이상의 절연상태를 실제 운전전압과 관련된 전기적 스트레스 관점에서 평가하는 데 더 적합하다.

시험전압은 높을수록 좋은 것일까?

절대 그렇지 않다.

시험전압을 무조건 높게 걸면 더 정확해지는 것이 아니다.

전동기의 정격전압과 절연시스템에 적합하지 않은 시험전압을 사용하면 오히려 절연이나 연결된 부품에 부담을 줄 수 있다.

저압전동기의 현장점검에서는 500V급 DC 시험을 흔히 접할 수 있지만 모든 모터에 500V를 적용한다는 뜻은 아니다.

기기의 정격전압과 제조사 지침, 적용규정을 보고 시험전압을 선택해야 한다.

특히 저전압 전자회로와 센서가 연결된 상태에서 높은 시험전압을 함부로 인가하면 안 된다.

상과 대지 사이만 측정하면 충분할까?

가장 기본적인 시험은 권선과 대지, 즉 고정자철심이나 프레임 사이의 절연을 보는 것이다.

하지만 필요하다면 상간절연도 확인할 수 있다.

다만 세 상 권선이 모터 내부에서 서로 연결되어 있거나 단자함에서 Y 또는 Δ로 연결되어 있다면 각 상을 완전히 독립적으로 측정하기 위해 결선을 분리해야 할 수 있다.

따라서 단자구조를 먼저 이해해야 한다.

무작정 R-S 사이에 메거를 댄다고 항상 순수한 상간절연을 측정하는 것은 아니다.

Y결선 중성점이 내부에 묶여 있으면 어떻게 될까?

일부 모터는 스타포인트가 내부에서 연결되어 외부로 세 단자만 나올 수 있다.

이 경우 각 상 권선을 완전히 분리해서 개별 상간절연을 확인하기 어렵다.

반면 6단자가 모두 외부로 나온 모터는 링크를 제거한 뒤 각 권선을 분리해서 측정할 수 있는 경우가 있다.

모터 단자구조에 따라 가능한 시험범위가 달라진다.

절연저항이 무한대로 나오면 완벽한 절연일까?

계측기에서 OL이나 매우 높은 값을 표시한다고 절연이 영원히 완벽하다는 뜻은 아니다.

측정기의 상한범위를 넘어섰을 수도 있다.

절연저항 시험은 특정 DC 시험전압에서의 상태를 보는 시험이다.

권선 내부의 모든 종류의 절연결함을 찾아낼 수 있는 만능시험은 아니다.

예를 들어 초기 단계의 턴간 절연약화는 대지 절연저항에서 뚜렷하게 나타나지 않을 수도 있다.

그래서 절연저항 하나만 정상이라고 전동기의 모든 절연이 정상이라고 단정해서는 안 된다.

턴간 단락은 메거로 잡을 수 있을까?

반드시 잡힌다고 볼 수 없다.

같은 상의 인접한 도체 사이에서 절연이 약해진 경우를 생각해보자.

두 도체 모두 대지와는 잘 절연되어 있을 수 있다.

그러면 권선과 프레임 사이의 메거값은 높게 나올 수 있다.

하지만 운전 중에는 턴과 턴 사이에서 높은 전압차나 과도전압이 발생해 문제를 일으킬 수 있다.

따라서 절연저항 시험은 주로 대지와의 절연상태를 확인하는 기본시험으로 이해해야 한다.

모든 권선고장을 하나의 메거시험으로 찾을 수 있는 것은 아니다.

절연저항이 갑자기 떨어졌다면 무엇을 의심할까?

과거에 같은 조건에서 수백 MΩ이 나오던 모터가 갑자기 매우 낮은 값으로 떨어졌다면 의미 있는 변화일 수 있다.

먼저 측정조건이 같은지 확인한다.

모터온도가 크게 다르지 않은지 본다.

비가 오거나 습도가 매우 높지는 않은지 확인한다.

단자함에 물이나 오염이 없는지도 본다.

케이블을 함께 측정하고 있지는 않은지도 확인한다.

이런 외부요인을 제거했는데도 값이 계속 낮다면 권선절연 열화나 손상을 더 적극적으로 의심할 수 있다.

한 번의 값보다 추세가 중요한 이유

예를 들어 한 모터가 매년 비슷한 온도조건에서

첫해 800MΩ,

다음해 600MΩ,

그다음해 350MΩ,

그다음해 180MΩ

으로 계속 낮아지고 있다고 생각해보자.

아직 어떤 단순 최소기준보다 높다고 해도 장기간 감소추세가 뚜렷하다면 원인을 확인할 가치가 있다.

반대로 오래된 모터가 오랫동안 비슷한 범위의 값을 안정적으로 유지하고 있다면 그 자체도 중요한 정보가 된다.

따라서 예방정비에서는

현재값 + 과거추세

를 함께 보는 것이 매우 중요하다.

측정기록에는 무엇을 남기는 것이 좋을까?

절연저항만 한 줄 적어두는 것보다 다음 측정 때 비교할 수 있도록 조건을 같이 남기는 것이 좋다.

전동기 모델,

정격전압,

측정부위,

시험전압,

측정시간,

절연저항,

모터 또는 권선온도,

주위조건,

측정날짜

등을 기록할 수 있다.

PI를 실시했다면 1분값과 10분값을 각각 기록해두는 것이 좋다.

수치와 조건이 함께 있어야 다음 측정에서 의미 있는 비교가 가능하다.

세 상을 각각 측정했는데 값이 다르면 문제가 있을까?

각 상이 완전히 분리된 상태에서 동일한 조건으로 측정했는데 특정 상의 대지 절연저항만 지속적으로 낮다면 해당 상의 절연이나 리드선, 단자부를 더 자세히 점검할 필요가 있다.

하지만 작은 차이만으로 즉시 불량이라고 단정해서는 안 된다.

표면오염과 측정접촉, 케이블배치 등도 영향을 줄 수 있다.

중요한 것은 한 번의 차이뿐 아니라 반복측정과 과거기록에서도 같은 이상이 나타나는지 확인하는 것이다.

모터를 세척한 직후 메거값이 낮아질 수도 있다

모터를 물이나 세정제를 이용해 세척했다면 내부와 절연표면에 수분이 남아 있을 수 있다.

겉으로는 말라 보여도 권선 내부에 수분이 남아 있으면 절연저항이 낮게 나올 수 있다.

따라서 세척 후에는 충분히 건조한 뒤 절연저항을 확인하는 것이 중요하다.

필요한 건조방법과 허용온도는 절연등급과 모터 구조에 맞춰야 한다.

무조건 높은 온도로 가열하는 것은 바람직하지 않다.

장기간 정지한 모터를 바로 투입하면 안 되는 경우

장기간 정지한 대형 전동기는 운전하지 않는 동안 내부결로가 발생했을 수 있다.

특히 온도변화가 크고 습도가 높은 환경에서는 위험하다.

장기간 정지 후 재가동 전 절연저항을 확인하면 내부에 수분이 유입되었는지 판단하는 데 도움이 된다.

값이 과거보다 크게 저하되어 있다면 원인을 확인하고 충분히 건조한 뒤 다시 측정할 수 있다.

스페이스히터는 왜 설치할까?

대형 모터와 발전기 내부에는 정지 중 결로를 방지하기 위한 스페이스히터가 설치되는 경우가 있다.

운전하지 않을 때 내부온도를 주변의 노점보다 어느 정도 높게 유지하여 수분이 응축되는 것을 줄이는 것이 목적이다.

스페이스히터가 고장난 상태에서 장기간 정지하면 습기에 의한 절연저항 저하가 나타날 수 있다.

그래서 장기정지 설비에서 절연값이 떨어졌다면 히터 상태도 확인해볼 필요가 있다.

절연저항 측정 전에는 반드시 무전압을 확인해야 한다

절연저항계는 활선상태의 회로에 사용하는 장비가 아니다.

전동기 전원을 차단하고 재투입되지 않도록 필요한 안전조치를 한 뒤 실제 무전압상태인지 확인해야 한다.

모터가 인버터나 다른 전기회로에 연결되어 있다면 시험대상과 연결회로를 적절히 분리해야 한다.

회전하고 있는 모터나 잔류전압이 존재하는 회로에 임의로 메거를 연결해서는 안 된다.

시험 후에도 바로 손대면 안 되는 이유

전동기 권선과 대지 사이에는 정전용량이 존재한다.

메거는 DC 시험전압을 인가한다.

따라서 시험을 끝냈다고 해서 내부에 저장된 전하가 즉시 완전히 사라진다고 단정할 수 없다.

측정기는 시험종료 후 자동방전기능을 가진 경우가 있지만 장비에 따라 다를 수 있다.

시험 후에는 제조사 절차에 따라 충분히 방전되었는지 확인하고 작업해야 한다.

특히 큰 전동기와 긴 케이블은 저장할 수 있는 전하량도 커질 수 있다.

메거값이 좋으면 바로 투입해도 될까?

절연저항이 정상범위라고 판단되더라도 재가동 전에 다른 항목을 확인해야 할 수 있다.

단자체결상태,

접지,

권선저항,

베어링,

윤활,

축의 회전상태,

냉각팬,

전원전압,

보호계전기

등이다.

특히 장기간 정지했던 설비라면 절연 하나만 확인하고 바로 운전하는 것보다 전체적인 재가동점검이 필요하다.

절연저항과 절연파괴시험은 같은 것이 아니다

절연저항시험은 비교적 제한된 DC 시험전압을 인가해 누설전류를 측정하는 진단시험이다.

반면 내전압시험과 같은 시험은 절연이 특정 높은 전압을 견딜 수 있는지를 확인하는 목적이 더 강하다.

시험전압도 다르고 목적도 다르다.

따라서

메거가 정상이다

와

고전압 내전압시험을 통과한다

는 같은 의미가 아니다.

절연저항이 낮으면 어떻게 대응할까?

먼저 측정오류와 외부영향부터 확인하는 것이 좋다.

측정단자의 접촉상태를 확인한다.

시험전압과 측정시간을 확인한다.

모터온도를 확인한다.

단자함과 케이블을 확인한다.

습기와 오염상태를 확인한다.

필요하다면 모터와 케이블을 분리해 각각 측정한다.

습기나 표면오염이 원인이라면 청소와 적절한 건조 후 값이 회복되는지를 확인할 수 있다.

그래도 값이 낮거나 계속 하락한다면 절연 자체의 열화를 의심하고 추가점검을 진행해야 한다.

메거값이 계속 떨어지는 추세라면 왜 중요할까?

절연열화는 항상 한 순간에 발생하지 않는다.

열과 진동, 전기적 스트레스가 오랜 시간 누적되면서 서서히 진행될 수 있다.

오늘 측정한 값 하나만 보면 아직 높다고 느껴질 수 있다.

하지만 같은 온도조건에서 장기간 지속적으로 하락하고 있다면 절연의 상태가 변하고 있다는 신호일 수 있다.

예방정비에서 절연저항 데이터를 주기적으로 기록하는 가장 큰 이유가 여기에 있다.

절연저항만으로 모터 수명을 예측할 수 있을까?

정확한 수명을 단순히 MΩ값 하나로 계산할 수는 없다.

모터 절연의 수명에는

온도,

전압스트레스,

진동,

부분방전,

오염,

습기,

기동횟수,

제조상태

등 여러 요소가 영향을 준다.

따라서 절연저항은 매우 유용한 기본자료이지만 전체 절연상태를 보여주는 하나의 지표라고 보는 것이 맞다.

중요한 대형 전동기에서는 다른 진단시험과 함께 평가할 수 있다.

현장에서는 숫자 하나보다 조건을 같이 봐야 한다

같은 50MΩ이라도 의미가 다를 수 있다.

어제 300MΩ이던 모터가 오늘 50MΩ으로 떨어진 것인지,

10년 동안 40~60MΩ 범위를 안정적으로 유지하던 모터인지

상황이 완전히 다르다.

찬 상태에서 측정한 것인지,

뜨거운 상태인지,

비가 온 뒤인지,

모터와 케이블을 함께 측정한 것인지

도 중요하다.

따라서 좋은 절연관리에서는 숫자보다 조건과 추세가 함께 기록되어야 한다.

자주 헷갈리는 부분

첫째, 절연저항과 권선저항은 서로 다른 시험이다.

권선저항은 도체의 저항을 보고 절연저항은 전류가 흘러서는 안 되는 경로의 저항을 본다.

둘째, 메거값이 높다고 모든 종류의 권선절연이 완벽하다는 뜻은 아니다.

특히 턴간 절연결함은 대지 절연저항시험에서 나타나지 않을 수도 있다.

셋째, 절연저항은 온도에 따라 변한다.

다른 온도에서 측정한 숫자를 단순비교하면 안 된다.

넷째, 습기와 오염도 절연저항을 크게 낮출 수 있다.

다섯째, 모터와 케이블을 함께 측정했다면 낮은 값의 원인이 어느 쪽인지 바로 알 수 없다.

여섯째, 측정 시작 직후와 1분 뒤의 저항값은 다를 수 있다.

비교할 때는 측정시간을 일정하게 해야 한다.

일곱째, PI는 대표적으로 10분값을 1분값으로 나눈 값이지만 모든 모터에 하나의 동일한 합격기준을 적용해서는 안 된다.

여덟째, 시험전압은 높을수록 좋은 것이 아니다.

전동기의 정격과 절연시스템, 제조사 지침에 맞는 시험전압을 사용해야 한다.

아홉째, 인버터와 센서가 연결된 상태에서 임의로 높은 메거전압을 인가하면 전자장치를 손상시킬 수 있다.

열째, 절연저항 측정 후에는 권선과 케이블에 남은 전하가 안전하게 방전되었는지 확인해야 한다.

마무리

전동기 절연저항 측정은 단순히 메거에서 몇 MΩ이 나오는지를 확인하는 작업이 아니다.

메거는 권선과 철심·프레임 사이에 DC 시험전압을 인가하고 절연을 통해 흐르는 아주 작은 전류를 측정한다.

그리고

R = V / I

관계를 이용해 절연상태를 저항값으로 보여준다.

건조하고 깨끗한 절연에서는 일반적으로 누설전류가 작아 큰 절연저항을 얻을 수 있다.

반대로 습기와 오염, 절연열화가 존재하면 누설전류가 증가하고 저항값이 낮아질 수 있다.

하지만 측정값은 절연상태만으로 결정되지 않는다.

온도,

습도,

측정시간,

시험전압,

케이블 연결상태

등에도 영향을 받는다.

그래서 절연저항을 제대로 관리하려면

몇 MΩ인가

보다

어떤 조건에서 측정했는가

그리고

과거와 비교해 어떤 방향으로 변하고 있는가

를 함께 봐야 한다.

특히 정기적인 예방정비에서는 같은 조건의 측정값을 누적해 추세를 관리하는 것이 매우 유용하다.

갑자기 값이 크게 떨어지거나 장기간 지속적으로 감소한다면 단자함의 오염과 습기, 케이블, 권선절연의 상태를 단계적으로 확인할 수 있다.

그리고 절연저항 하나만 정상이라고 모터 전체가 정상이라고 판단해서도 안 된다.

턴간 절연과 권선저항, 베어링, 냉각, 진동 등은 별도로 확인해야 한다.

결국 메거는 단순한 합격·불합격 장비가 아니다.

전동기 절연이 시간에 따라 어떻게 변하고 있는지를 보여주는 중요한 예방정비 도구다.

다음 글에서는 실제 메거를 사용할 때 더 중요한 문제인 메거 사용 시 주의해야 할 점은 무엇일까?를 다룬다.

시험전압을 어떻게 선택해야 하는지, 인버터와 센서를 왜 분리해야 하는지, 측정 후 왜 방전해야 하는지와 잘못된 메거 사용이 오히려 장비를 손상시킬 수 있는 경우까지 현장 관점에서 자세히 살펴본다.