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絕緣電阻測(cè)試儀原理
絕緣電阻測(cè)試儀通常稱為兆歐表或高阻計(jì)俗稱為搖表,是電工常用的一種測(cè)量?jī)x表。廣泛用于測(cè)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(hào)、通信和電源的電纜)的絕緣電阻。絕緣電阻測(cè)試儀主要用來(lái)檢查電氣設(shè)備、家用電器或電氣線路對(duì)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。
絕緣電阻測(cè)試儀原理:
絕緣電阻測(cè)試儀通過(guò)用一個(gè)電壓激勵(lì)被測(cè)裝置或網(wǎng)絡(luò),然后測(cè)量激勵(lì)所產(chǎn)生的電流,利用歐姆定律測(cè)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(cè)試器在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí)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(duì)于絕緣測(cè)試來(lái)說(shuō),需要測(cè)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(cè)試儀都采用直流電壓作為激勵(lì),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(gè)電壓,并測(cè)量由被測(cè)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(gè)端子,稱為保護(hù)端(Guard),對(duì)于消除泄漏通路以及被測(cè)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(huì)產(chǎn)生的泄漏電流來(lái)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(shí)的一個(gè)主要問(wèn)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(duì)于應(yīng)該采用什么樣的電阻值來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn),兆歐表制造商并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),所以就需要各種各樣的電阻值。通過(guò)了解各種不同的絕緣測(cè)試儀,可以知道它們需要不同的性能檢查點(diǎn)。例如,某個(gè)測(cè)試儀需要測(cè)試50 kΩ,而另一款測(cè)試儀則需要測(cè)試60 kΩ,再一款又需要測(cè)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(cè)試儀,因?yàn)樗鼈兊碾娮杵魍ǔH僅能夠處理有限的電壓,常常高不過(guò)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(jì)成本和尺寸規(guī)格的限制被排除在外,現(xiàn)在采用的是分立式高壓電阻器矩陣的方法,組成一個(gè)陣列,能夠提供五十多萬(wàn)種電阻值輸出。在這種校準(zhǔn)器中,有8個(gè)范圍的電阻值,覆蓋了10 kΩ到10 GΩ 的范圍,每個(gè)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(gè)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(cè)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)。
低電壓指令要求將校準(zhǔn)器電壓限制為1000 Vrms。那么如何校準(zhǔn)測(cè)試電壓高達(dá)5 kV 的兆歐表呢?這類儀器具有更寬的動(dòng)態(tài)范圍,可測(cè)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(cè)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(gè)電阻倍增器,能夠有效地將一個(gè)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(gè)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(duì)于絕緣測(cè)試來(lái)說(shuō),需要測(cè)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。
目前。市面上所使用的絕緣電阻的測(cè)試儀,數(shù)顯絕緣電阻測(cè)試儀已經(jīng)*淘汰了老式搖表式絕緣電阻測(cè)試儀。
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