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絕緣電阻測試儀的測試原理

更新時間:2019-05-05   點擊次數(shù):1523次

絕緣電阻測試儀的測試原理

   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、馬達、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程序中來指示電機在數(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,就需要對兆歐表進行定期校準(zhǔn),以確保儀表本身沒有隨時間發(fā)生變化。
  
  絕緣電阻測試儀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50V到高達5kV;而典型數(shù)字多用表的電壓一般小于10V。對于絕緣測試來說,需要測量的電阻值范圍很大,其上限可達到10TΩ,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。量程達到1TΩ以及更高的兆歐表通常具有第三個端子,稱為保護端(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。例如,某個測試儀需要測試50kΩ,而另一款測試儀則需要測試60kΩ,再一款又需要測試100kΩ,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,因為它們的電阻器通常僅僅能夠處理有限的電壓,常常zui高不過20V。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、緊湊和便攜的解決方案中。
  
  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10kΩ到10GΩ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)又存在另一項挑戰(zhàn)。這就是與歐盟CE認證的一項強制性要求《低電壓指令》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EN61010-測量、控制和實驗室用電氣設(shè)備的安全要求低電壓指令要求將校準(zhǔn)器電壓限制為1,000Vrms。那么如何校準(zhǔn)測試電壓高達5kV的兆歐表呢?這類儀器具有更寬的動態(tài)范圍,可測量高到10TΩ的電阻,并且提供了如上所述的保護端子,使其能夠準(zhǔn)確測量非常高的電阻值。幸運的是,這樣的保護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,同樣重要的是,由于倍增器是一個分立、隔離、獨立的設(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。