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絕緣電阻測試儀

更新時間:2019-11-14   點(diǎn)擊次數(shù):1476次

儀表介紹

絕緣電阻測試儀,通常被稱為兆歐表或高阻計,廣泛用于測量發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、電源變壓器、配線、電器和其它電氣裝置(如控制、信號、通信和電源的電纜)的絕緣電阻。它們往往被用于例行維護(hù)程序中來指示電機(jī)在數(shù)月或數(shù)年內(nèi)絕緣電阻的變化。絕緣電阻發(fā)生大的變化,就可能預(yù)示著潛在的故障。所以,就需要對兆歐表進(jìn)行定期校準(zhǔn),以確保儀表本身沒有隨時間發(fā)生變化。
兆歐表俗稱搖表,是電工常用的一種測量儀表。兆歐表主要用來檢查電氣設(shè)備、家用電器或電氣線路對地及相間的絕緣電阻,以保證這些設(shè)備、電器和線路工作在正常狀態(tài),避免發(fā)生觸電傷亡及設(shè)備損壞等事故。兆歐表大多采用手搖發(fā)電機(jī)供電,故又稱搖表。它的刻度是以兆歐(MΩ)為單位的。

工作原理

兆歐表通過用一個電壓激勵被測裝置或網(wǎng)絡(luò),然后測量激勵所產(chǎn)生的電流,利用歐姆定律測量出電阻。優(yōu)良的兆歐表校準(zhǔn)器包括各種可選的電阻器,這點(diǎn)與現(xiàn)代校準(zhǔn)器利用合成電阻功能提供的電阻器差別不大。兆歐表校準(zhǔn)器與直流/低頻校準(zhǔn)器的不同之處在于所需的電阻器范圍,以及耐受的電壓能力不同。例如,與數(shù)字多用表(DMM)上配備的歐姆表功能相比,這些電氣測試器在進(jìn)行電阻測量時施加的電壓要高得多。兆歐表采用的電壓范圍通常從50 V 到高達(dá)5 kV;而典型數(shù)字多用表的電壓一般小于10 V。對于絕緣測試來說,需要測量的電阻值范圍很大,其上限可達(dá)到10 TΩ,所需的電壓更高。
幾乎所有的絕緣測試儀都采用直流電壓作為激勵,所以兆歐表校準(zhǔn)器的交流要求很少。許多兆歐表為兩端設(shè)備,它提供一個電壓,并測量由被測設(shè)備所決定的電流。量程達(dá)到1 TΩ 以及更高的兆歐表通常具有第三個端子,稱為保護(hù)端(Guard),對于消除泄漏通路以及被測未知電阻Rx 的并聯(lián)元件非常有用。保護(hù)端的目的是消除可能會產(chǎn)生的泄漏電流來選擇性地將輸出寄生電阻性元件的影響減小為零。
校準(zhǔn)這些儀器時的一個主要問題是找到合適的電阻器,當(dāng)然是首先要足夠;還需要電阻值足夠大,使其能夠承受高直流電壓。此外,對于應(yīng)該采用什么樣的電阻值來進(jìn)行校準(zhǔn),兆歐表制造商并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),所以就需要各種各樣的電阻值。通過了解各種不同的絕緣測試儀,可以知道它們需要不同的性能檢查點(diǎn)。例如,某個測試儀需要測試50 kΩ,而另一款測試儀則需要測試60 kΩ,再一款又需要測試100 kΩ,等等。
“通用”的多功能電氣/電子校準(zhǔn)器不能用于校準(zhǔn)絕緣電阻測試儀,因?yàn)樗鼈兊碾娮杵魍ǔH僅能夠處理有限的電壓,常常高不過20 V。絕緣電阻校準(zhǔn)器所面臨的挑戰(zhàn)是將這些特殊需要集成到一款經(jīng)濟(jì)、緊湊和便攜的解決方案中。

合成電阻

合成電阻的方法由于受到設(shè)計成本和尺寸規(guī)格的限制被排除在外。采用的是分立式高壓電阻器矩陣的方法,組成一個陣列,能夠提供500,000 多種電阻值輸出。在這種校準(zhǔn)器中,有8個范圍的電阻值,覆蓋了10 kΩ到10 GΩ 的范圍,每個范圍均能提供4.5 位的穩(wěn)定輸出。
收集合適的高壓電阻器并將其集成到一個儀器內(nèi)又存在另一項(xiàng)挑戰(zhàn)。這就是與歐盟CE認(rèn)證的一項(xiàng)強(qiáng)制性要求《低電壓指令》(Low Voltage Directive)相關(guān)的安全性標(biāo)準(zhǔn)挑戰(zhàn)。與儀器制造商相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)是EN 61010- 測量、控制和實(shí)驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求(Safety Requirements for Electrical Equipment for Measurement,Control and Laboratory Use)[2]。
低電壓指令要求將校準(zhǔn)器電壓限制為1,000 Vrms。那么如何校準(zhǔn)測試電壓高達(dá)5 kV 的兆歐表呢?這類儀器具有更寬的動態(tài)范圍,可測量高到10 TΩ 的電阻,并且提供了如上所述的保護(hù)端子,使其能夠準(zhǔn)確測量非常高的電阻值。幸運(yùn)的是,這樣的保護(hù)配置可以使其本身形成一個電阻倍增器,能夠有效地將一個已知電阻倍增為1000 倍,如圖2的例子所示[3]。同樣重要的是,由于倍增器是一個分立、隔離、獨(dú)立的設(shè)備,可以滿足倍增器所需的高電壓,它已經(jīng)不是《低電壓指令》所管轄的范圍。

范圍通常從50 V 到高達(dá)5 kV;而典型數(shù)字多用表的電壓一般小于10 V。對于絕緣測試來說,需要測量的電阻值范圍很大,其上限可達(dá)到10 TΩ,所需的電壓更高。