축전압 측정용 브러시(BPK-S)는 왜 절연되어 있나요?

절연되어 있지 않으면 0V가 나오기 때문입니다. 축전압을 재려면 회전하는 축에 접점은 만들되, 그 접점이 프레임과 이어지면 안 됩니다. BPK-S 본체가 검게 코팅되어 있는 것이 그 때문입니다.

저감 장치와 정반대입니다

겉모습만 보면 축전류 저감 장치와 같은 브러시 홀더입니다. 그런데 전기적으로 요구하는 것이 정확히 반대입니다.

	축전류 저감 장치	BPK-S (측정용)
홀더	구조물과 이어져 있어야 함	구조물과 끊겨 있어야 함
목적	축과 프레임의 전위를 맞춤	축과 프레임의 전위차를 잼
이어지면	제 역할을 함	측정값이 0V가 됨

저감 장치는 축과 베어링이 앉은 구조물의 전위를 맞추는 것이 목적입니다. 반면 측정은 그 전위차가 얼마인지를 알아야 하는 일입니다. 홀더가 브래킷을 통해 프레임에 붙어 있으면 축을 프레임에 단락시킨 셈이라, 재려던 전압이 사라진 뒤에 재게 됩니다.

BPK-S 는 본체를 테플론으로 코팅해 이 문제를 막습니다. 브래킷에 볼트로 체결해도 홀더가 구조물과 전기적으로 끊긴 채 남고, 리드선 하나만 밖으로 나와 축의 전위를 그대로 들고 나옵니다. 그 선과 프레임 사이를 계측기로 보면 그것이 축전압입니다.

왜 프로브를 손으로 대면 안 되나

회전하는 축에 오실로스코프 프로브 팁을 직접 대는 방식은 위험하기도 하지만, 측정값 자체가 믿기 어렵다는 문제가 더 큽니다.

축 표면에는 산화막과 그리스가 얇게 덮여 있습니다. 팁이 그 위를 스치면 접촉이 붙었다 끊겼다 합니다. 그러면 그 접점 자체가 작은 방전 간극이 되어 버립니다. 화면에 뜨는 뾰족한 파형이 축에서 온 것인지 프로브가 만든 것인지 구분할 수 없게 됩니다. 측정하려던 현상을 측정 방식이 만들어 내는 셈입니다.

브러시는 이 문제를 구조로 풉니다. 스프링 압력이 일정하게 걸리고 접촉 면적이 넓어 접촉 저항이 흔들리지 않습니다. 여기에 실버 그라파이트는 은 성분 덕에 고유저항이 낮고, 기동 후 축 표면에 전도성 띠가 생기면서 접촉이 더 안정됩니다. 측정용으로 이 재질을 쓰는 이유입니다.

계측기가 축전압을 끌어내리지 않느냐는 물음도 있습니다. 오실로스코프 입력 임피던스는 보통 1~10MΩ이라 축전압원에 걸리는 부하로는 무시할 만한 수준입니다. 절연된 브러시로 읽은 값이 실제 축전압에 가깝다고 보는 근거가 여기에 있습니다.

보호 장치가 아닙니다

가장 오해하기 쉬운 부분입니다. BPK-S 는 측정 전용입니다. 절연되어 있다는 것은 곧 축전류를 흘려보내지 않는다는 뜻입니다. 달아 두어도 베어링은 보호되지 않습니다.

브러시가 축에 닿아 있으니 무언가 해 주고 있으리라 여기기 쉬운데, 전류가 나갈 길이 리드선 끝의 계측기뿐입니다. 측정이 끝난 뒤 보호가 필요하다면 저감 장치를 따로 설치해야 합니다. 두 가지는 역할이 다른 물건입니다.

어디에 쓰나

상시 설치용이 아니라 연구·검증 목적으로 필요할 때 설치해 데이터를 받는 물건입니다. 실제로도 연구소에서 많이 씁니다. 이런 경우에 맞습니다.

• 저감 장치 설치 전후를 같은 조건에서 비교할 때
• 인버터 설정을 바꿔 가며 축전압이 어떻게 달라지는지 볼 때
• 운전 조건(회전수·부하·온도)에 따른 변화를 기록할 때
• 시험 성적서나 논문에 쓸 파형 원본이 필요할 때

리드선 끝에 무엇을 물릴지는 쓰는 쪽에서 정합니다. 오실로스코프로 파형을 받는 것이 일반적입니다. 현장에서 합격 여부만 빠르게 보시려면 축전압 측정 장비 쪽이 간편합니다.

받은 값을 어떻게 읽는지는 따로 정리해 두었습니다. 몇 Vp-p부터 위험한지, 파형에서 무엇을 보는지, 그리고 멀티미터로는 왜 안 되는지를 함께 보시면 됩니다.