Методика измерения сопротивления изоляции

Как правильно пользоваться измерителем сопротивления измерения ИС 10

Как прозвонить провод мультиметром – нюансы процесса

Часто знатоки русского языка исправляют это слово, исключая из него букву «а» под предлогом того, что две гласные подряд при произношении неблагозвучны. Но этот прием искажает заложенный в прибор смысл так же, как и сленг отдельных электриков — «мегер».

Принцип измерения сопротивления изоляции мегаомметром

В основу работы прибора положен знаменитый закон Ома для участка цепи I=U/R. Для его воплощения внутри корпуса у любой модификации встроены:

источник постоянного, откалиброванного напряжения;

Конструкция генератора напряжения может меняться в значительных пределах и создаваться на основе простых ручных динамо-машин, как в старых моделях, или за счет использования питания от встроенного либо внешнего источника.

Выходная мощность генератора, как и величина его напряжения, может включать несколько диапазонов или выполнятся единственной, фиксированной величиной.

На клеммы прибора подключаются соединительные провода, другой конец которых скоммутирован с измеряемой цепью. Для этих целей обычно используют зажимы типа «крокодил».

Встроенный внутрь электрической схемы амперметр замеряет проходящий по цепи ток. С учетом того, что напряжение генератора уже известно и откалибровано, то шкала измерительной головки проградуирована сразу в пересчитанных единицах сопротивления — мегаомах или килоомах.

Так выглядит шкала старого, проверенного пятидесятилетним сроком эксплуатации аналогового прибора серии М4100/5. Он позволяет выполнять замеры на двух пределах шкал:

Если мегаомметр создан по новым технологиям обработки цифровых сигналов, то на его дисплее тоже отображается сопротивление, но в более наглядном виде.

Как устроен мегаомметр

Рассмотрим этот вопрос на примере упрощенной электрической схемы аналогового прибора.

При ее анализе явно выделяются составные части:

генератор постоянного тока;

измерительная головка, собранная на основе принципа взаимодействия двух рамок (рабочей и противодействующей);

тумблер-переключатель пределов измерения, позволяющий коммутировать различные резисторные цепочки для изменения выходного напряжения и режима работы головки;

Довольно простая схема не содержит никаких лишних элементов. На герметичном, прочном диэлектрическом корпусе такого прибора размещены:

ручка для удобства транспортировки;

складная портативная рукоятка генератора, которую надо вращать для выработки напряжения;

рычаг тумблера переключения режимов измерения;

выходные клеммы для подключения соединительных проводов схемы.

Практически на всех конструкциях мегаомметров устанавливаются три выходные клеммы, которые называют:

Клеммы земли и линии используются при всех измерениях сопротивления изоляции относительно контура заземления, а экранный вывод предназначен для ликвидации влияния токов утечек при проведении замеров между двумя параллельными жилами кабеля или других аналогичных токоведущих частей.

Для его включения в работу необходимо применять один измерительный провод специальной конструкции с экранированными концами. Им всегда комплектуется прибор на заводе. У него на одном конце установлено две клеммы, одна из них промаркирована буквой Э. Этот вывод подключается на соответствующую клемму мегаомметра.

Пример подключения измерительных концов к прибору демонстрирует рисунок.

Здесь вместо клемм «Л» и «З» используются индексы «rx» и «-». Это просто новая маркировка, которая заменяет старую на современных приборах.

На картинке видно, что клемма «Э» применяется для подключения к экрану или кожуху. Пользуются ею для проведения специальных точных замеров. Мегаомметры, использующие питание для генератора от встроенных батареек или внешней сети. работают по этим же принципам. Только у них не надо крутить ручку. Для выдачи напряжения на испытываемую схему у них удерживают кнопку в нажатом состоянии. Причем у приборов, способных выдавать несколько комбинаций напряжений, используется не одна, а две, три кнопки или их сочетания.

Внутреннее устройство таких мегаомметров намного сложнее. Его здесь не рассматриваем, поскольку этот вопрос больше относится к ремонтным работам, а не к измерениям.

Напряжение, которое выдает генератор мегаомметров различных моделей, может быть одной из следующих величин: 100, 250, 500, 700, 1000, 2500 вольт. Причем одни приборы работают на одном диапазоне, а другие обладают несколькими.

Выходная мощность приборов, созданных для проверки изоляции промышленного высоковольтного оборудования может в несколько раз превышать характеристики моделей, предназначенных для работы в условиях бытовой электропроводки. Габариты таких устройств тоже будут отличаться.

По этой причине ориентирование на маленькие конструкции, которые можно держать в кармане куртки, не во всех случаях может быть оправдано.

На что обращать внимание при работах с мегаоометром

Повышенное напряжение прибора

Выходной мощности генератора мегаомметра вполне достаточно для того, чтобы не только определить появление микротрещин в слое изоляции, но и получить серьезную электрическую травму.

По этой причине правила безопасности разрешают пользоваться прибором только обученному и хорошо подготовленному персоналу, допущенному к работам в электроустановках под напряжением. А это минимум третья группа по ТБ.

Повышенное напряжение прибора во время замера присутствует на испытуемой схеме, соединительных проводах и клеммах. Для защиты от него применяются специальные щупы, установленные на измерительные провода с усиленной поверхностью изоляции.

На концах щупов предохранительными кольцами выделена запретная зона. К ней нельзя прикасаться открытыми частями тела. Иначе можно попасть под действие напряжения.

Для манипуляций с измерительными щупами руками берутся за поверхность рабочей зоны. Во время измерений для подключения к схеме используют хорошо заизолированные зажимы типа «крокодил». Применять другие провода и щупы запрещено.

Во время проведения замера на всем испытуемом участке не должно быть людей. Особенно это актуально при замерах сопротивления изоляции длинномерных кабелей, протяженность которых может составить несколько километров.

Проходящая по проводам линий электропередач энергия обладает большим магнитным полем, которое, изменяясь по синусоидальному закону, наводит во всех металлических проводниках вторичную ЭДС и ток I2. Его величина на протяженных изделиях может достигать больших величин.

Этот фактор необходимо учитывать по двум причинам, связанным с:

1. точностью выполнения замера;

2. безопасностью работающего персонала.

Первая причина заключается в том, что при сборке схемы для замера сопротивления изоляции через измерительный орган мегаомметра потечет ток неизвестной величины и направления, вызванный наводкой электрической энергии. Его значение добавится к показанию прибора от калиброванного напряжения генератора.

В итоге две неизвестных величины тока суммируются произвольным образом и создают неразрешимую метрологическую задачу. Измерение сопротивлений электрических цепей, находящихся под любым напряжением, а не только под наведенным, поэтому вообще лишено смысла.

Вторая причина объясняется тем, что работы под наведенным напряжением могут привести к получению электрических травм и требуют строгого соблюдения правил безопасности.

Когда генератор прибора выдает напряжение в измеряемую сеть, то между шиной электрооборудования или проводом линии и контуром земли создается разность потенциалов и образуется емкость, которая получает заряд.

После разрыва цепи мегаомметра за счет отключения измерительного провода часть этого потенциала сохраняется: шина или провод обладают емкостным зарядом. Стоит только человеку прикоснуться к этому участку, как он получает электрическую травму от тока разряда через его тело.

По этой причине необходимо принимать дополнительные меры безопасности и постоянно пользоваться переносным заземлением с изолированной рукояткой для безопасного снятия емкостного напряжения.

Перед подключением мегаомметра к схеме, изоляция которой будет замеряться, всегда необходимо поверять отсутствие на ней напряжения или остаточного заряда. Делают это испытанным индикатором или поверенным вольтметром соответствующих номиналов.

После выполнения каждого замера емкостной заряд снимается переносным заземлением с использованием изолирующей штанги и других дополнительных защитных средств.

Обычно мегаомметром необходимо выполнять много замеров. Например, чтобы сделать вывод о качестве изоляции контрольного десятижильного кабеля требуется проверить ее относительно земли и каждой жилы и между всеми жилами поочередно. При каждом замере необходимо пользоваться переносным заземлением.

Для быстрой и безопасной работы один конец заземляющего проводника первоначально присоединяют к контуру заземления и оставляют в таком положении до полного завершения работ.

Второй конец провода прикрепляют к изоляционной штанге и с ее помощью каждый раз накладывают заземление для снятия остаточного заряда.

Основные правила безопасного использования мегаомметра

Поверка и испытания

Любую работу в электроустановках разрешается выполнять только исправными электрическими устройствами.

Применительно к мегаомметру это означат, что он должен отвечать одновременно двум требованиям и быть:

Испытание означает проверку сопротивления его собственной изоляции и всех комплектующих частей в электрической испытательной лаборатории повышенным напряжением. На основе ее проведения владельцу прибора выдается сертификат, разрешающий эксплуатацию мегаомметра на определенный, ограниченный срок.

Поверка выполняется специалистами метрологической лаборатории с целью определения класса точности прибора и нанесения на его корпусе клейма о прохождении контрольных замеров. Владелец обязан принимать меры к сохранности нанесенного клейма с датой и номером поверителя. Если оно исчезнет, то прибор автоматически считается неисправным.

Мегаомметр выбирают для каждого замера в первую очередь по величине выходного напряжения. Им можно выполнять два разных вида проверок:

1. испытания изоляции;

2. измерение сопротивления диэлектрического слоя.

Первый способ подразумевает создание экстремального случая для испытуемого участка. С этой целью на него подается не номинальное, а завышенное напряжение, предусмотренное технической документацией. Время испытаний тоже выбирают довольно большим. Это позволяет своевременно выявить все дефекты изоляции и исключить их проявление в процессе эксплуатации.

Второй метод использует более щадящий режим. Напряжение для него подбирается меньшего значения, а время замера определяется длительностью окончания емкостного заряда измерительного участка. У электродинамических приборов оно не превышает минуты (столько надо крутить ручку со скоростью 120÷140 об/мин), а у электронных — порядка 30 секунд (держать нажатую кнопку).

Например, измерение сопротивления изоляции определенной электрической цепи необходимо выполнять мегаомметром, выдающим 500 вольт на выходе. Тогда для ее испытания потребуется прибор на 1000 V.

Измерением изоляции занимается электротехнический персонал различных профессий, а функция испытания предоставляется только специалистам лаборатории службы изоляции. Довольно часто им возможностей мегаомметра для этих целей не хватает, и они включают в работу дополнительные установки и источники постороннего напряжения, обладающие более высокими мощностями и измерительными возможностями.

Знание особенностей проверяемой схемы

До подачи высокого напряжения на измеряемый участок необходимо принять меры, исключающие поломки и неисправности его компонентов. В современном электрооборудовании работает много полупроводниковых элементов, различных конденсаторов, измерительных и микропроцессорных приборов. Они не рассчитаны на условия эксплуатации, которые создает напряжение генератора мегаомметра.

Все подобные устройства необходимо защитить. Для этого их извлекают из схемы или шунтируют определенным образом.

После окончания замеров вся схема должна быть восстановлена и приведена в рабочее состояние.

Как выполнить измерение сопротивления изоляции

Технологический процесс рекомендуется разделить на три основных этапа:

1. подготовительную часть;

2. выполнение измерений;

3. заключительный этап.

Во время подготовки необходимо:

решить организационные мероприятия, определиться с исполнителями и их квалификацией;

ознакомиться со схемой электроустановки и предусмотреть меры, исключающие поломки ее составных частей;

подготовить защитные средства и исправные приборы измерения;

вывести участок электрооборудования из работы.

Перед началом работы с мегаомметром важно убедиться в его исправности. Для этого подключают к его выводам измерительные провода и закорачивают их выходные концы между собой. Затем подают напряжение от генератора и контролируют показание.

Исправный прибор должен измерить закороченную цепь и показать результат — 0. Затем концы разъединяют, отводят в стороны и выполняют повторный замер. На шкале должна отобразиться уже другая величина — ∞. Это сопротивление изоляции воздушного промежутка между разомкнутыми концами мегаомметра.

На основании этих двух показаний делается вывод о технической исправности прибора, целостности соединительных проводов и готовности к работе.

Выполнение непосредственного измерения сопротивления изоляции одного провода сводится к строгой последовательности действий:

1. подсоединение переносного заземления к контуру земли;

2. проверка и обеспечение отсутствия напряжения на испытуемом участке;

3. установка переносного заземления на время подключения прибора;

4. сборка схемы измерения мегаомметра;

5. снятие переносного заземления;

6. подача калиброванного напряжения на схему до момента выравнивания емкостного заряда и фиксация отсчета с последующим снятием напряжения;

7. наложение переносного заземления для снятия остаточного заряда;

8. отключение соединительного провода прибора со схемы;

9. снятие переносного заземления.

Замер сопротивления выполняется при наибольшем пределе МΩ. Когда его величина становится недостаточной, то переходят на более точный диапазон.

На всех последующих цепочках измерения эта последовательность должна строго соблюдаться. У некоторых моделей мегаомметров предусмотрен прерывистый режим, когда напряжение выдается в течение 1 минуты и после этого должна выдерживаться двухминутная пауза. Пренебрегать этим ограничением нельзя.

Электродинамические приборы со стрелочным индикатором предназначены для замеров при горизонтальной ориентации корпуса. Если нарушить это требование, то возникает дополнительная погрешность. Большинство цифровых современных мегаомметров лишены этого недостатка.

Все замеры записывают в заранее подготовленный протокол и скрепляют подписями ответственных работников. В нем отображаются условия проведения работы и заводские номера используемых приборов.

Все разобранные цепочки должны быть восстановлены. Шунты и закоротки, установленные для безопасного выполнения измерений, снимаются.

Схема приводится в готовность к подаче рабочего напряжения для ввода в работу.

На заключительном этапе заканчивается документальное оформление результатов измерения сопротивления изоляции.

Внимание! Материал статьи носит рекомендательный характер и предназначен для ознакомительных целей начинающим специалистам. Более точная трактовка правил пользования мегаомметрами изложена в соответствующей технической документации и действующих нормативах. Знание и выполнение их требований — профессиональная обязанность каждого электрика.

Электрик Инфо — электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.

Информация и обучающие материалы для начинающих электриков.

Кейсы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.

Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+

Перепечатка материалов сайта запрещена.

Что такое мегаомметр и как им пользоваться для измерения изоляции?

Мегаомметр – прибор для измерения больших сопротивлений, а точнее для измерения сопротивления изоляции. Мегаомметр состоит из генератора напряжения, измерителя электрической величины, специальных выходных клемм. В комплект прибора входят соединительные провода со щупами. Иногда для удобства измерений на щупы надеваются зажимы типа «крокодил».

Генератор напряжения мегаомметра приводится в действие либо специальной вращающейся рукояткой, либо работает от внешнего или внутреннего источника питания и генерирует напряжение при нажатии специальной кнопки. Всё зависит от вида мегаомметра.

Напряжение, которое способен генерировать мегаомметр, имеет стандартную величину. Обычно это 500В, 1000В, 2500В. Также есть мегаомметры с испытательным напряжением 100В и 250В.

Суть работы мегаомметра заключается в следующем. При вращении рукоятки обычного мегаомметра или при включении кнопки электронного мегаомметра на выходные клеммы прибора подаётся высокое напряжение, которое через соединительные провода прикладывается к измеряемой цепи или к электрооборудованию. В процессе замера на приборе можно наблюдать значение измеряемого сопротивления. При измерении значение сопротивления может достигать нескольких килоОм, мегаОм или равняться нулю.

Техника безопасности при работе с мегаомметром

Т.к. мегаомметры способны генерировать напряжение до 2500В, то к работе с ними допускаются только подготовленные и хорошо обученные правилам техники безопасности работники.

• Допускается пользоваться только исправными и поверенными приборами. Во время измерения сопротивления изоляции запрещается прикасаться к выходным клеммам мегаомметра, к оголённой части соединительных проводов (концы щупов) и к неизолированным металлическим частям измеряемой цепи (оборудования) т.к. эти узлы во время измерения находятся под высоким напряжением.
• Измерение сопротивления изоляции запрещается производить, если не проверено отсутствие напряжения, к примеру, на жилах электрического кабеля или на токоведущих частях электроустановки. Проверку наличия или отсутствия напряжения выполняют индикатором, тестером или указателем напряжения.
• Также не разрешается производить измерения, если не снят остаточный заряд с электрооборудования. Остаточный заряд можно снимать при помощи изолирующей штанги и специального переносного заземления путём кратковременного его присоединения к токоведущим частям. В процессе измерений необходимо снимать остаточный заряд после каждого замера.

Проверка работоспособности мегаомметра

Даже если используемый мегаомметр прошёл испытания и поверку, необходимо произвести проверку его работоспособности непосредственно перед работами по замеру сопротивления изоляции. Для этого сначала подключаются соединительные провода к выходным клеммам. Затем эти провода закорачивают и проводят измерение.

При закороченных проводах значение сопротивления должно равняться нулю. Это будет видно на шкале или на дисплее, в зависимости от вида прибора. При закороченных соединительных проводах также проверяется целостность этих проводов.

Далее производится замер при раскороченных проводах. Если прибор исправен, то величина сопротивления изоляции в этом случае будет равняться «бесконечности» (если мегаомметр старого образца), или будет принимать пусть и большое, но фиксированное значение (если прибор электронный с цифровым дисплеем).

Изучение проверяемой схемы измерения

Перед тем, как выполнять измерение мегаомметром, необходимо изучить электрическую цепь, в которой будут производиться замеры. В электрической цепи могут присутствовать электрические приборы, электрические аппараты и другое электрическое и электронное оборудование, которое не рассчитано на выходное напряжение, которое генерирует мегаомметр. По этой причине необходимо данное оборудование защитить от воздействия напряжения мегаомметра. Для этого нужно выполнить действия по заземлению, отключению или извлечению оборудования из схемы измеряемой цепи.

Измерение мегаомметром

В настоящее время наряду с современными цифровыми мегаомметрами часто используются приборы старого образца, выпущенные ещё в советское время. Работа и с тем и с другим видом приборов в принципе мало чем отличается, хотя и присутствуют некоторые отличия в работе.

Общее то, что изначально подключаются соединительные провода к выходным клеммам (зажимам) мегаомметра. Затем выбирается величина испытательного напряжения. Для этого на приборах старого образца переключатель выходного напряжения ставится в положение 500В, 1000В или 2500В.

Стоит отметить, что некоторые приборы способны генерировать только одно значение напряжения.

На цифровых мегаомметрах необходимое испытательное напряжение выбирается специальными клавишами на дисплее.

Следующее действие – подсоединение соединительных проводов к измеряемой цепи (электрический кабель, электродвигатель, ошиновка, силовой трансформатор) и непосредственно замер сопротивления изоляции. Замер производится в течение одной минуты.

Некоторые отличия при работе с приборами разного вида:

1. В отличие от цифрового прибора обычный мегаомметр при замерах должен устанавливаться горизонтально на ровной поверхности. Это требуется для того, чтобы при вращении ручки мегаомметра не было большой погрешности, а стрелка прибора показывала только истинное значение.
2. Снятие показаний на обычном мегаомметре происходит по положению стрелки на шкале, у цифрового мегаомметра для этого есть цифровой дисплей.

Документальное оформление результатов измерений

В процессе измерения сопротивления изоляции все измеренные значения фиксируются и затем заносятся в специальный протокол измерений и испытаний, который подписывается и скрепляется печатью.

Источники: http://onlineelektrik.ru/elaboratoriya/eizmereniya/izmerenie-soprotivleniya-izolyacii-kabelnyx-linij-megaommetrom.html, http://electrik.info/main/school/1031-kak-polzovatsya-megaommetrom.html, http://aquagroup.ru/articles/chto-takoe-megaommetr-i-kak-im-polzovatsya-dlya-izmereniya-izolyacii.html

electricremont.ru

Цель работы:

Изучить методы измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Задание:

1. Ознакомиться с теорией по сопротивлению изоляции электросети.

2. Изучить методы измерения сопротивления изоляции электроустановок.

3. Провести экспериментальное определение сопротивления изоляции проводов, предложенных преподавателем, с помощью:

   1. Мегаомметра М 4100.

   2. Тераомметра Е6-13А.

   3. Мультиметра М-830В.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

При снижении сопротивления изоляции в месте повреждения (загрязнение, увлажнение и т. п.) увеличивается ток, протекающий под действием рабочего напряжения сети; соответственно повышается температура нагреваэтого места. Повышение температуры нагрева изоляционного материала снижает его сопротивление, что приводит к соответствующему увеличению тока. Последнее вызывает новое повышение температуры и соответствующее дополнительное снижение сопротивления изоляции. Процесс нарастания электрического тока продолжается до тех пор, пока не установится равновесие между тепловыделением и теплоотводом (при какой-тоустановившейся температуре перегрева). В случае, когда условия охлаждения не соответствуют интенсивности тепловыделения в месте повреждения, наступает лавинообразное нарастание тока, приводящее к тепловому разрушению материала и дуговому замыканию. Поэтому при снижении сопротивления изоляции необходимо принимать меры к устранению неисправности.

Сопротивление изоляции сети

Сеть состоит из комплекса гальванически связанных электротехнических изделий – источника электроэнергии, распределительных щитов, приемников электроэнергии, линий связи и пр. Каждое изделие имеет определенное значение сопротивления изоляции.

Если все токоведущие части данной фазы находятся под электрическим потенциалом ф_ф, а земля имеет электрический потенциал ф₀, то сопротивления изоляции R₀ этой фазы у всех элементов сети оказываются под одной и той же разностью потенциалов. Отсюда следует, что сопротивленияR₀всех элементов сети включены между собой параллельно. Обычноизмеряют эквивалентное сопротивление изоляции не отдельных фаз, а сети в целом (или ее отдельных участков). Тогда

(3.1)

где R_ni – сопротивление изоляции отдельного электротехнического изделия, n – количество изделий в сети.

То есть эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли зависит от количества входящих в эту сеть электротехнических изделий и значений их сопротивления изоляции. Чем разветвленнее сеть, чембольше в ней элементов, тем ниже уровень ее сопротивления изоляции. При этом даже и случаи исправной изоляции у всех элементов значениеэквивалентного сопротивления изоляции сети может быть весьма низким. В разветвленной сети на фоне низкого значения эквивалентного сопротивления изоляции незаметно аварийное снижение сопротивления изоляции одного из элементов. Тем самым возрастает пожарная опасность разветвленных сетей.

Емкость относительно земли

Токоведущие части и корпус электротехнического изделия (либо земля) образуют своеобразный конденсатор, обладающий определенной емкостью. Действительно, здесь мы имеем две токопроводящие среды, изолированные друг от друга и находящиеся под разными потенциалами φ_ф и φ₀.

Так, на рисунке 3.1, а видно, что каждый элементарный участок провода длиной ΔLобладает емкостьюΔСотносительно земли. Эквивалентная емкость провода равна сумме этих частичных емкостей. Емкость жилы кабеля длиной 1 км относительно внешней металлической оплетки колеблется в диапазоне 0,1-1,0 мкФ в зависимости от ее сечения и конструкции кабеля. Каждый токоведущий элемент – обмотки электрическихмашин, трансформаторов и реле, печатный монтаж и пр. – имеет определенную емкость.

Емкость относительно земли – элемент, распределенный по длине линии. Однако при анализе условий электробезопасности распределенную емкость заменяют сосредоточенной эквивалентной и применяют аппарат теории цепей с сосредоточенными параметрами. Это справедливо, так как длина электромагнитной волны промышленной частоты 50 Гц равна 6000 км (λ = c/f), то есть она существенно больше геометрических размеров электрической сети любого промышленного объекта. Емкость как распределенный элемент учитывается при анализе нестационарных высокочастотных процессов типа импульсных перенапряжений в сети при внезапных замыканиях на землю и при расчете процессов в протяженных линиях передачи электроэнергии.

Рисунок 3.1 – Емкость токоведущих частей относительно земли: распределенная (а) и эквивалентная (б).

Другим источником емкости (основным по количественному значению) являются фильтры защиты аппаратуры автоматики и радиоэлектронной аппаратуры от помех. Эти фильтры устанавливают у источника помехи и в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры.

В любой сети постоянною токи или промышленной частоты при каждом разрыве электрической цепи возникают высокочастотные электромагнитные колебания (электромагнитные помехи), которые как излучаются во внешнее пространство, так и проходят по сети. Генераторами подобных помех являются коммутационные аппараты (контакторы, реле), коллекторные электрические машины и тому подобные элементы. Другим источником помех является нелинейные элементы сети, искажающие форму кривой напряжения и генерирующие высокочастотные составляющие (например, полупроводниковые выпрямители).

Обычно уровень электромагнитных помех снижают путем применения емкостных помехоподавляющих фильтров.

Например, конденсаторы C₁, включаются между каждой щеткой коллекторной электрической машины и корпусом. При этом для высокочастотной электромагнитной помехи внутри корпуса машины создается контур«щетка Щ1 – конденсатор C₁ – корпус – конденсатор C₁ – щетка Щ2», имеющий бесконечно низкое сопротивление

Х_с =1/2πnfC_l ->0

где n- кратность частоты помехи по отношению к основной гармонике 50 Гц. В результате помеха не выходит за пределы корпуса машины. Емкость каждого фильтра в зависимости от конкретных обстоятельств лежит в диапазоне 0,049-10 мкФ и более.

Емкость ухудшает изоляционные параметры сети, снижая эквивалентное сопротивление токоведущих частей относительно земли при исправной электрической изоляции. Например, если имеем эксплуатационный уровень эквивалентного сопротивления изоляции сети 600 кОм, то при значении емкости 1 мкФ он снижается в 200 раз – до 3 кОм; еслиемкость составляет 100 мкФ, то он падает в 20000 раз – до 30 Ом.

Емкость оказывает на сеть и другие виды негативного воздействия. Так, при каждом подключении приемников электроэнергии (отдельных участков сети) она в процессе своего заряда генерирует импульсные перенапряжения; при определенных обстоятельствах последние могут сформировать электрические пробои воздушных зазоров и дуговые замыкания.Паразитные емкостные связи способствуют выносу переменного напряжения сети питания в цепи систем автоматического управления и контроля; в результате нарушения работы систем автоматики могут сформироватьсяразнообразные аварийные ситуации на объектах.

Таким образом, анализ условий электробезопасности как на стадии разработки проекта электроустановки, так и при ее эксплуатации должен выполняться с учетом параметров цепей связи токоведущих элементов с землей. В качестве примера на рис. 3.1, б приведена эквивалентная схема трехфазной сети с изолированной нейтралью.

Как правильно измерить сопротивление изоляции электроустановок

Сопротивления изоляции распределены по сети. Обычно оперируют значениями эквивалентных величин. Вследствие этого линии связи между токоведущими частями и корпусом, показанные в упомянутой статье на схемах замещения (рис. 3.2), и соответствующие им подключения элементов к фазам (полюсам) сети и земле в природе отсутствуют. Поэтому измерить значение сопротивления изоляции непосредственным подключением какого-либо прибора к схемным линиям связи не представляется возможным. По этой причине обычно используют косвенные методы измерений – активные (с применением вспомогательного источника напряжения) или пассивные (с использованием рабочего напряжения сети в качестве оперативного напряжения).

В сетях с заземленной нейтралью выполняют периодический контроль при снятом рабочем напряжении, а в сетях, изолированных от земли, согласно п. 1.6.12 « Правил устройства электроустановок» – автоматическийконтроль под рабочим напряжением.

Представление о значении сопротивления изоляции дает лишь сила тока в измерительной цепи в установившемся режиме, так как в первыемоменты после приложения измерительного напряжения, а также при каждом изменении структуры и состава сети (например, при подключении новых электроприемников) в измерительной цепи протекают токи переходных режимов, обусловленные перезарядом емкости полюсов сети относительно корпуса или зарядом емкости подключаемого участка сети. Крометого, на результат измерений оказывает влияние рабочее напряжение электроустановки.

Правильный результат может быть получен лишь при соответствии принятого метода измерений параметрам контролируемой сети. Без соблюдения этого условия в одной и той же сети при измерении различными средствами могут быть получены данные, противоречащие одни другим.

Измерения при снятом рабочем напряжении

При снятом рабочем напряжении применяют метод наложения постоянного напряжения. Измерительный прибор – переносной либо щитовой мегаомметр И- содержит источник постоянного напряжения Е и миллиамперметр А (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Измерение при снятом рабочем напряжении

Один полюс прибора (обычно положительный) подключается к токоведущей части (например, к клемме 1), а второй полюс – к корпусу проверяемого электротехнического изделия.

В установившемся режиме после заряда емкостей C₁и С₂относительно корпуса ток I_ИЗМ, протекающий под действием источника Е, на полюсе 1 разветвляется: его часть I’_изм протекает через эквивалентное сопротивление изоляции R₁ полюса 1, а другая часть I”_изм – через сопротивление нагрузки R_н и эквивалентное сопротивление изоляции R₂ полюса 2. Далее ток протекает по корпусу и суммируется в цепи миллиамперметра А.

Силу тока I_ИЗМ определяет выражение:

I_изм=E/{R_вн+R) (3.2)

где R_BH – внутреннее сопротивление мегаомметра (миллиамперметра, источника измерительного напряжения и добавочного сопротивления R_д), R -эквивалентное сопротивление изоляции. Строго говоря, в последнем следовало бы учесть сопротивление R_H, но обычно R_H«R2 поэтому его влиянием допустимо пренебрегать (в тех случаях, когда внутреннее сопротивление контролируемого изделия соизмеримо с величиной сопротивления изоляции, такое допущение может приводить к ошибочным результатам, завышенным против фактических).

При R_BH = const и Е = const сила тока в измерительной цепи зависит только от величиныR, поэтому миллиамперметр градуируют непосредственно в единицах сопротивления.

На практике обычно применяют переносные мегаомметры с питанием от сети переменного тока (типа MI27) или с автономным источником (типа М4100). В качестве последнего используют индукторный генератор с ручным приводом (скорость вращения рукоятки около 2 об/с). Чтобы уменьшить погрешность измерений из-за непостоянства скорости вращения рукоятки, в таких мегаомметрах в качестве измерительного прибора используют не миллиамперметр, а логометр, одна рамка которого подключенанепосредственно к источнику напряжения, а вторая, жестко связанная с ней, включена в измерительную цепь.

Для повышения достоверности измерений измерительное напряжение выбирают близким к рабочему напряжению контролируемой цепи. Для электрооборудования напряжением от 100 В до 400 В применяют мегаомметры напряжением 500 В. Безопасность измерений при этом достигается за счет ограничения силы тока в измерительной цепи до величины 1 мАдобавочным сопротивлением R = 0,5 МОм.

Измерения в сетях постоянного тока

Норвежская фирма Autronicaсоздала автоматизированную систему контроля сопротивления изоляцииSystemAJ-1 с генератором оперативного напряжения частотой 5 Гц. ФирмаMerlinGerin(Франция) выпускаетприборы Vigilohm System XM-200 с оперативным источником частотой 2,5 Гц.

В ряде случаев вместо источника напряжения непромышленной частоты используют вспомогательный источник постоянного напряжения переменной полярности. Так, фирмаBender(Германия), выпускает приборIRDH 265-4.

Метод уравновешенного моста

На этом методе, как правило, основана работа отечественных щитовых мегаомметров в сетях постоянного тока. Схема измерений этим методом приведена на рисунке 3.3, где использованы следующие обозначения:А – миллиамперметр; R_д – добавочное сопротивление; П – переключатель; Е – источник измерительного напряжения (до 150 В); R_п– потенциометр.

Плечами моста являются сопротивления изоляции R₁ и R₂ и сопротивления r₁ и г₂ плеч потенциометра R_п. Измерительный прибор и ограничительное сопротивление R_д включены в диагональ моста.

Рисунок 3.3 – Измерение сопротивления изоляции сети постоянного токаметодом уравновешенного моста

Сила тока I_изм в диагонали моста определяется выражением:

(3.3)

где R- эквивалентное сопротивление изоляции сети.

Измерение производится в два этапа. На первом этапе переключатель П устанавливают в положение 1 и перемещением движка потенциометра балансируют мост – добиваются отсутствия тока в диагонали моста. На втором этапе переключатель устанавливают в положение 2, подключая в диагональ моста источник измерительного напряжения Е. После окончания процессов перезаряда емкостей снимают показание миллиамперметра.

В сбалансированном мосте составляющая тока, определяемая вторым слагаемым, отсутствует. Поэтому при Е = const,R_д=constи при условииr₁r₂/R_n«R сила тока I_ИЗМ однозначно определяется сопротивлением изоляции R (приборы типа MI54, М1508, М1608, М1428, М1628).

Обычно при работе с сетями постоянного тока применяют методы измерений, основанные на использовании рабочего напряжения сети в качествеоперативного напряжения. Рассмотрим один из них.

Метод трех отсчетов вольтметра

Этот метод заключается в последовательном измерении вольтметром с известным сопротивлением r трех напряжений: U – рабочего; U₁ – между положительным полюсом сети и землей; U₂ – между отрицательным полюсом и землей. Расчет искомой величины сопротивления изоляции сетипроизводится по формуле:

(3.4)

Рассмотрим физические основания этого метода.

Рисунок 3.4 – Измерение сопротивления изоляции

сети постоянного тока вольтметрами

а) – по методу двух вольтметров; б) и в) – по методу трех отсчетов вольтметра

На рисунке 3.4(а) показана эквивалентная схема сети постоянного тока с сопротивлениями изоляции полюсов R1, R2 и рабочим напряжением U.

Напряжения между полюсами сети и корпусом U’ и U” пропорциональны соответствующим сопротивлениям изоляции, то есть всегда выполняются следующие соотношения:

(3.5)

Если для измерения этих напряжений между полюсами сети и корпусом включить вольтметры V1 и V2 c равными внутренними сопротивлениями r, то получим:

(3.6)

При r»R выражение (3.6) будет совпадать с предыдущим.

Такой способ контроля (с использованием двух вольтметров) ранее применялся для индикации однополюсных снижений сопротивления изоляции и однополюсных замыканий на землю. Вольтметр, соответствующий полюсу с меньшим сопротивлением изоляции, имеет меньшее показание (зачастую вместо вольтметров включали две лампы накаливания).

Пользуясь результатами измерения напряжений U` иU”, определитьвеличины сопротивлений R₁ и R₂, соответственно и значение эквивалентного сопротивления изоляции сетиR, не представляется возможным, так как система уравнений (3.5) неполная: эквивалентная схема соcтоит из трех контуров, в то время как сама система содержит только два уравнения. Чтобы ее все-таки можно было разрешить, в сеть вносят нормированные искажения.

При включении вольтметра V по схеме рисунка 3.4(б) меняется эквивалентное сопротивление между положительным полюсом сети и землей (за счет шунтирования сопротивления изоляцииR_iвнутренним сопротивлением вольтметра r). Оно становится равным:

(3.6)

Так как при этом сопротивление между отрицательным полюсом сети и корпусом не изменится, то уменьшается напряжение между положительным полюсом и землей: U₁<U` (соответственноU`₂>U”). При измерении по схеме рис. 3.4,в аналогично получаем:U₂<U”. С условием того, чтоU’+U” =U, при измерении методом трех отсчетов всегда справедливо неравенство

U₁+U₂<U

Следует еще раз подчеркнуть, что оно образуется за счет намеренного поочередного уменьшения сопротивлений между полюсами сети и землей путем шунтирования сопротивлений изоляции R₁иR₂известным сопротивлениемr.

Теперь система уравнений, составленных для напряжений U₁иU₂, оказывается разрешимой, так как она содержит известные величиныU,U₁,U₂,rи две неизвестные величины:R₁иR₂. Решая систему относительно последних, получаем выражение (3.4) для эквивалентного сопротивления изоляции сети.

Соотношение величин напряжений UиU₁+U₂, определяющее точность измерений при данном сопротивлении изоляции сети, зависит от величины сопротивления вольтметраr. Еслиr>>R(например, при измерении ламповым, цифровым или электростатическим вольтметром), то при подключении вольтметра в сеть вносятся несущественные искажения, так как сопротивления между полюсами сети и землей практически не изменяются. Как следствие этого получаемU₁+U₂=U. Соответственно нулевыми будут результаты при расчетах по формуле (3.4).

Наибольшая точность измерений достигается при выполнении следующего соотношения: r= 0,8R, при которомU₁+U₂=0,44U. Обычно рекомендуется выбирать вольтметр с внутренним сопротивлением, приблизительно равным измеряемому сопротивлению изоляции.

Изложенное справедливо не только для силовых сетей, но и для низковольтных систем автоматики. В последних опасно выполнять контроль сопротивления изоляции с использованием щитовых мега-омметров, содержащих источник измерительного напряжения 100-150 В. Под действием этого источника при определенных условиях могут выйти из строя комплектующие систему полупроводниковые приборы и микросхемы.

Этот метод прост в выполнении и доступен, так как не требует применения специальной аппаратуры. Однако он имеет и ряд недостатков, связанных с необходимостью выполнения вычислений.

Опыт показывает, что целесообразна подмена расчетов по формуле (3.4) работой с соответствующими номограммами. В качестве примера нарис. 3.5 приведена номограмма, предназначенная для определения значения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 до 600 В.

Номограмма имеет три шкалы – рабочего напряжения U, суммы напряжений полюсов сети относительно корпуса U₁+U₂, и искомого значения сопротивления изоляцииR. Порядок работы с номограммой таков: к точкам шкалUиU₁+U₂, соответствующим полученным результатам измерений, прикладывается линейка; искомое значение считывается по шкалеR.

В практической деятельности не всегда имеется в наличии вольтметр с предусмотренным номограммой значением внутреннего сопротивления. Поэтому на рисунке 3.6 приведена номограмма, пригодная для работы сразличными типами вольтметров. Она состоит из двух параллельных шкал (U₁ + U₂ и R) и бинарного поля с координатами «напряжение сети – внутреннее сопротивление вольтметра». Работа с такой номограммой также несоставляет труда.

Рисунок 3.5 – Номограмма для определения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 В до 600 В при измерении вольтметром с внутренном сопротивлением 100 кОм

Рисунок 3.6 – Номограмма для определения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 В до 600 В при измерении вольтметром с внутренним сопротивлением от 50 до 200 кОм

Измерения в сетях переменного тока

Принцип действия большинства приборов, предназначенных для работы в сетях переменного тока, находящихся под рабочим напряжением, основан на использовании метода наложения постоянного измерительного напряжения (см. рисунок 3.6), аналогичного методу измерений при снятом напряжении. Так как под действием рабочего напряжения Uф в измерительной цепи может протекать, переменный ток, то для ее защиты применяют индуктивный или, как показано на схеме, емкостный фильтр (цепь R1—C1). Конденсатор С1 также защищает измерительную цепь от бросков тока IИЗМ в переходных режимах работы сети (при подключении электроприемников) (см. рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 – Контроль изоляции сетей переменного тока методом наложения постоянного напряжения

Измерение сопротивления изоляции производят при нажатой кнопке К, когда измерительная цепь замыкается через миллиамперметр А, проградуированный в единицах сопротивления. При «свободном» состоянии кнопки (в режиме автоматического контроля) цепь замыкается через резистор Rд, являющийся входным элементом блока сигнализации БС. Падение напряжения на этом резисторе, так же как и сила тока в измерительной цепи, однозначно определяется значением эквивалентного сопротивления изоляции сети. При уменьшении сопротивления изоляции это напряжение возрастает; в случае снижения сопротивления доопределенного значения (установленной для данной сети уставки срабатывания сигнализации Uycт) на выходе БС появляется соответствующий сигнал (световой или звуковой).

На таком принципе работают устройства «Электрон-1» (автоматический контроль и измерение), ПКИ (автоматический контроль) и щитовые мегаомметры М1423, М1503, М1527. М1623. М1603.

В процессе настройки или эксплуатации электроустановки нередко возникает необходимость измерять сопротивление изоляции «прикладным» методом, не обращаясь к штатным средствам контроля. Л.П. Подольским в 1946 г. предложен достаточно простой способ двух отсчетов вольтметра применительно к трехфазным сетям (см. рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Измерение сопротивления изоляции сети переменного тока методом двух отсчетов вольтметра

Согласно этому способу измеряют напряжение U1 между одной из фаз сети и землей. Затем между этой фазой и землей включают дополнительное сопротивление известной величины R1 и измеряют напряжение U2; вместо сопротивления R1 подключают сопротивление R2 и вновь измеряют напряжение между фазой и землей Uз.

Величина эквивалентного сопротивления изоляции сети определяется по

формуле:

(3.7)

где q1 = (U1/U2)2 -1; q2 = (U, /U3) -1.

Для уменьшения погрешности измерений рекомендуется принимать R1=2R₂, а величину 2R₂– такой, чтобы после его подключения напряжение фазы относительно земли уменьшилось на 75 % (U_з=0.25U1).

Измерения в сетях двойного рода тока

В современных сетях переменного тока обычно присутствуют полупроводниковые выпрямители, подключенные непосредственно к фазам сети (без применения трансформаторов). Это могут быть как маломощные элементы (например, для питания катушек контакторов в магнитных пускателях), так и силовые агрегаты (питание электроприводов постоянного тока). В подобных сетях величина эквивалентного сопротивления изоляции определяется пятью составляющими: сопротивлениями изоляции r_а, r₀, r_сфаз цепей переменного тока и сопротивлениями изоляцииR₁иR₂полюсов цепи постоянного тока.

Рассмотренные выше методы измерений в сетях переменного тока называются непригодными для сетей двойного рода тока. Это объяснятся тем, что в сети двойного рода тока полюса цепи постоянного тока имеют определенные; постоянные напряжения относительно земли – в зависимости от значения сопротивления их изоляции.

Через полупроводниковый выпрямитель эти напряжения в определенной закономерности переносятся на цепи переменного тока и влияют на работу приборов контроля изоляции. Так, в простейшем случае, при использовании трехфазного неуправляемого выпрямителя, собранного по схеме Ларионова, среднее значение напряжения между фазами сети переменного тока и землей определяется выражением:

(3.8)

где U_mФ– амплитуда фазного напряжения на входе выпрямительного моста; R1, R2 — сопротивления изоляции полюсов цепи постоянного тока; R-, R~ – эквивалентные сопротивления изоляции цепей постоянного и переменного тока соответственно.

Из этого выражения следует, что при равенстве величин R1 и R2 имеет место U = 0 и никаких искажений в работу приборов контроля не вносится.

Однако в общем виде R1≠R2, соответственно Ucp ≠ 0. В предельных случаях при однополюсном замыкании на корпус (R1<<R2 или R2<<R1) постоянная составляющая напряжения между фазами и землей UcpMax= ± 0,5 U (U – среднее значение напряжения на выходе выпрямительного моста). То есть постоянная составляющая напряжения между фазой и землей может произвольно изменять как величину, так и знак, по абсолютному значению достигая половины рабочего напряжения цепи постоянного тока.

В трехфазных сетях напряжением 380 В напряжение на выходе выпрямительного моста U=510 В. В приборах контроля изоляции измерительное напряжение Е существенно меньше (обычно оно равно 150 В), поэтому напряжение U оказывает существенное влияние на силу тока и напряжение в измерительной цепи, вносит дополнительную погрешность. Стрелка мегаомметра может занимать любое положение на рабочем участке шкалы, независимо от измеряемого значения сопротивления изоляции. Она может даже зашкаливать за отметки «о» и «∞», показывая лишенные физического смысла величины R<0 и R>∞ . В качестве примера на рисунке 3.9 приведены показания щитового мегаомметра типаM1503 в зависимости от значения сопротивления изоляции отрицательного полюса цепи постоянного тока при постоянном значении сопротивления изоляции положительного полюса (50 кОм) и эквивалентном сопротивлении изоляции цепей переменного тока 100 кОм (кривая 1). Кривая 2 соответствует фактическимзначениям эквивапентного сопротивления изоляции сети.

Из графиков видно, что кривые 1 и 2 совпадают только в одной точке, когда R1=R2= 50кОм. При низких значениях эквивалентного сопротивления изоляции (менее 10 кОм) стрелка прибора находится вблизи отметки «оо», и наоборот, при достаточно высоких сопротивлениях (более 25 кОм) прибор показывает R < 0.

ЛПО «Вибратор» выпускает мегаомметры типа M1428 и M1628, пригодные для работы в сетях двойного рода тока.

Рисунок 3.9 – Эквивалентное сопротивление изоляции сети двойного рода тока

В сетях переменного и двойного рода тока можно применять метод, разработанный на кафедре безопасности жизнедеятельности СПб ТЭТУ «ЛЭТИ». Существо метода заключается в следующем. К фазам сети переменного тока подключается трехфазный выпрямительный мост, собранный на полупроводниковых диодах по схеме Ларионова (см. рисунок 3.10).

Вольтметром магнитоэлектрической системы поочередно измеряют три напряжения; U_cp — на выходе моста, U₁— между положительным полюсом моста и землей, U₂ — между отрицательным полюсом моста и землей. Расчет сопротивления изоляции сети выполняют по формуле:

(3.9)

аналогичной формуле (3.4) для метода трех отсчетов вольтметра в сетях постоянного тока. Существенно, что в подобных случаях измерения должны производиться вольтметром именно магнитоэлектрической системы, так как носителями информации о величине сопротивления изоляции являются только средние значения напряжений. Предел измерений вольтметра должен соответствовать величине U_cp, то есть для трехфазных сетей 380 В пригодны вольтметры со шкалой 0-600 В. Внутреннее сопротивление вольтметра выбирается в соответствии с рекомендациями, приведеннымивыше применительно к сетям постоянного тока.

Рисунок 3.10 – Измерение сопротивления изоляции сети двойного рода тока по способу ЛЭТИ

Этот метод пригоден для применения в однофазных и трехфазных сетях переменного тока, в сетях с управляемыми и неуправляемыми выпрямителями. Во избежание ошибок в расчетах здесь также рекомендуетсяприменять номограммы. Поскольку напряжение источников переменного тока стабильно, номограммы оказываются существенно более простыми (рис. 3.11).

Порядок выполнения работы

1. Изучите теоретическую часть, прилагаемую к данной лабораторной работе.

2. Сделайте расчет сопротивления своего тела (путь пролегания тока и площадь контактируемого с электродом участка тела – по заданию преподавателя).

3. Проверьте расчет экспериментальным определением сопротивления указанного участка тела с помощью мультиметра М-830В.

4. Сравните полученные результаты и сделайте соответствующие выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для чего производится контроль сопротивления изоляции электроустановок ?

2. Чем опасны емкостные явления между токопроводящими средами и землей?

3. Как измерить сопротивление изоляции электроустановок при снятом рабочем напряжении?

4. Как измерить сопротивление изоляции электроустановок методом уравновешенного моста?

5. Как измерить сопротивление изоляции электроустановок методом трех отсчетов вольтметра?

6. Что такое «номограмма»?

7. Как измерить сопротивление изоляции электроустановок в сетях переменного тока?

8. Как измерить сопротивление изоляции электроустановок в сетях двойного рода тока?

9. Как измерить сопротивление изоляции электроустановок по схеме Ларионова?

Рисунок 3.11 – Номограмма

studfiles.net