Как замерить сопротивление изоляции

Принцип работы

Тестирование состояния изоляции, было разработано в начале 20-го века и является старейшим и наиболее широко используемым измерительным процессом в современной электротехнике и проводится согласно государственным стандартами электробезопасности. Это вызвано тем, что даже без видимых повреждений в изоляции кабельных сетей, ее сопротивление может стать недостаточным, чтобы защитить человека от воздействия токов высокого напряжения.

Принцип работы

Факторы, способствующие ухудшению изоляции:

1. Температурный. Перепады температур с холодной на горячую, и наоборот с течением времени вызывают растрескивание изоляции.
2. Электрический. Все кабели изготавливаются для определенных условий эксплуатации. Нарушений заводских условий использования может подвергнуть кабель к перенапряжению с потерей изоляции своих защитных свойств.
3. Физический. Повреждение изоляции из-за нарушений эксплуатации или других неправомерных действий обслуживающего персонала.
4. Химический. Моторное масло, грязь и пыль могут оказывать неблагоприятное химическое воздействие на изоляцию проводов.
5. Окружающая среда. Этот фактор всегда воздействует на защитное покрытие кабелей: ультрафиолетовые лучи, влажность, снег и природные факторы, что должно учитываться разработчиками кабельной продукции.

Измерение сопротивления

Принцип работы меггера:

1. Напряжение для тестирования ручным мегомметром получают путем вращения кривошипа, электронного типа — аккумулятором.
2. 500В DC достаточно для выполнения тестирования систем работающих с напряжением до 440 В, а режим 1000 В до 5000 В — для испытаний высоковольтных электрических систем.
3. Отклоняющая или токовая катушка соединена последовательно и позволяет пропускать электрический ток, принимаемый проверяемой цепью.
4. Катушка управления, подключена к цепи.
5. Токоограничивающий резистор (CCR и PCR) соединен последовательно с катушкой управления для защиты от повреждения в случае очень низкого сопротивления во внешней цепи.
6. В мегомметре с ручным управлением эффект электромагнитной индукции используется для создания тестового напряжения. По мере увеличения его во внешней цепи, отклонение указателя увеличивается и уменьшается с увеличением тока.
7. Работа тестера базируется на принципе омметра. Крутящий момент создается мегомметром из-за магнитного поля, создаваемого напряжением и током, аналогично закону Ома. Крутящий момент мегомметра меняется пропорционально V/I: V = IR или R = V / I, единица 1 Ом.
8. Измеряемое электрическое сопротивление подключается через генератор и последовательно с отклоняющей катушкой. Когда проверяемая электроцепь разомкнута, крутящий момент из-за катушки напряжения будет максимальным, а стрелка показывать «бесконечность», что означает отсутствие короткого замыкания во всей цепи и имеет максимальное сопротивление в проверяемой цепи.

Важно! Если имеется КЗ, указатель показывает «ноль», что означает полное отсутствие сопротивление изоляционного покрытия

На что обращать внимание при работах с мегаометром

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.

Наведенное напряжение

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

Этот фактор необходимо учитывать по двум причинам, связанным с:

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.

Остаточный заряд

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.

Как пользоваться прибором

При вращении рукояти ручного прибора или в результате нажатия кнопки электронных устройств на клеммные выходы подаются высокие показатели напряжение, которые посредством проводов поступают на измеряемую электроцепь или к электрическому оборудованию. При замерах на шкале или экране отображаются значения сопротивления.

Таблица: параметры мегаомметра при замерах

Правила безопасности при работе с прибором

Современными мегаомметрами генерируется уровень напряжения в пределах 2500 В, поэтому выполнять работу таким прибором могут исключительно работники, прошедшие полный курс специальной подготовки и ознакомленные с правилами техники безопасности. В работе могут использоваться только полностью исправные и поверенные измерительные приборы. Замеры на раскороченных проводах показывают величину изоляционного сопротивления.

На измерителях показателей сопротивления более старого образца такая величина равна «бесконечности».

Обязательно изучите правила безопасности при работе с прибором

При эксплуатации электронного прибора, оснащённого современным цифровым дисплеем, показатели замеров всегда фиксированные.

• Во время выполнения замеров изоляционного сопротивления категорически запрещены любые прикосновения к выходным клеммам измерительного прибора и контакт с оголёнными частями соединительных проводов в виде концов щупа. Нельзя касаться неизолированных металлических частей замеряемой электрической цепи в оборудовании, находящемся под высокими показателями напряжения.
• Измерение изоляционного сопротивления производить категорически запрещается без проверки отсутствия напряжения, если запланированы мероприятия с жилами электрического кабеля или с любыми токоведущими частями электрических установок. Проверка на наличие или отсутствие в проводах и установках напряжения выполняется при помощи индикатора, специального тестера или указателя напряжения.
• Запрещены мероприятия по замерам при наличии остаточного заряда на электрическом оборудовании. Для снятия остаточного заряда должны использоваться штанга изолирующего типа или заземление с кратковременным подсоединением к токоведущим участкам устройства. Остаточный заряд устраняется после проведения всех замеров.

Использование прошедшего проверку и стандартные испытания мегаомметра возможно только после того, как будет подтверждена его работоспособность. Убедиться в корректной работе такого измерительного прибора необходимо непосредственно перед проведением замеров изоляционного сопротивления. С этой целью осуществляется подключение соединительных проводов к клеммам на выход, после чего производится проводное закорачивание, что позволяет приступить к измерениям. Следует помнить, что в условиях закороченных проводов показатели сопротивления должны быть нулевыми, а закороченные соединительные провода позволяют убедиться в их целостности.

Измерение сопротивления в изоляции

Поняв, как работать мегаомметром, перед его использованием стоит ознакомиться со схематическими особенностями, убедиться в исправности и надлежащем обеспечении защиты. Обрабатываемая зона выводится из эксплуатации. Прибор на предмет исправности проверяется следующим образом:

• края измерительного провода между собой закорачиваются;
• далее генератором на них подается напряжение;
• если устройство полностью исправно, в закороченной цепи показатели измерения равняются нулю;
• следующий шаг — разъединение проводов, отведение их в стороны с проведение повторного замера;
• в норме на стрелочной шкале megger высвечивается сигнал безопасности.

Процедура проверки изоляции осуществляется в строго обозначенной последовательности. Заземление переносного типа подводится к контуру, на участке полностью исключается наличие напряжения. После этого создается измерительная схема. В нее подается напряжение калиброванного типа до момента выравнивания емкостного заряда. Следующим этапом фиксируется отсчет и вырабатываемая генератором энергия выравнивается. Остаточный заряд нейтрализуется переносным заземлением.

Узнав, для чего нужен мегаомметр и как он работает, следует разобраться в простых нюансах. Модели со стрелочным корпусом должны ориентироваться на горизонтальное размещение во время работы. В противном случае дополнительных погрешностей не избежать. Что касается усовершенствованных установок, они работают в любом положении с максимальной точностью.

Принцип измерения сопротивления изоляции мегомметром

Принцип измерения величины сопротивления изоляции сам по себе несложен. Используется закон Ома – замеряется сила протекающего между двумя щупами тока при известном поданном на них напряжении. Отношение величины напряжения к силе тока как раз и даст искомый результат. Этот принцип применяется практически во всех контрольно-измерительных приборах, предназначенных для измерения сопротивлений.

R = U/ I

Но для того чтобы вызвать и «засечь» электрический ток в цепи при очень больших показателях сопротивления (а у изоляции по умолчанию они должны быть такими), требуется подавать и весьма внушительное напряжение. Именно это и реализовано в мегомметрах.

Независимо от типа и модели прибора, он в обязательном порядке имеет:

1. Высоковольтный источник постоянного напряжения.
2. Измерительный блок, оценивающий силу проходящего по цепи электрического тока.
3. Устройство индикации показаний – стрелочное со шкалами, или в виде цифрового дисплея с показом абсолютных значений.
4. Набор измерительных проводов со щупами, посредством которых высокое напряжение передается на тестируемый объект.

На сегодняшний день существует два основных типа подобных приборов.

Еще не столь давно безраздельно господствовали мегомметры со стрелочной шкалой и встроенным индуктором – динамомашиной. Вращением специальной рукоятки генерируется высокое напряжение, которое после необходимого преобразования подаётся на щупы. Частота вращения – примерно 120÷140 оборотов в минуту (2 оборота в секунду). О выходе на установленное калиброванное высокое напряжение, как правило, извещает загоревшийся индикатор, расположенный на передней панели.

Подобные мегомметры без сколь-нибудь принципиальных изменений выпускаются уже много десятков лет. И, надо сказать, не торопятся «уходить со сцены».

Подобные модели довольно просты в устройстве, несложны в управлении. Как правило, имеют весьма солидные габариты и вес. Но зато – они полностью автономны, то есть не требуют ни элементов питания, ни подключения к сети

Идеальное решение для любых «полевых» условий, что бывает особенно важно во время ведения строительства

Как бы то ни было, мегомметры такого типа все еще выпускаются промышленностью, находят спрос. А многие мастера-электрики и вовсе предпочитают исключительно их, несмотря на появление более компактных и «навороченных» приборов.

Другой тип мегомметров – это электронные приборы, которые обычно намного компактнее и легче. Высокое напряжение у них вырабатывается в специальном электронном преобразователе от встроенного аккумулятора, сменных источников питания или от блока питания, требующего подключения к сети. Многие модели позволяют выбрать любой из этих  вариантов питания. Но в любом случае прослеживается зависимость от наличия источника – полной автономности в работе нет.

Многие современные мегомметры внешне напоминают привычные мультитестеры. А нередко и способны выполнять ряд функций, им присущих.

Электронные приборы довольно компактны, и некоторые из них внешне даже вполне можно спутать с мультиметрами. Кстати, во многих моделях это сходство не ограничивается лишь внешним. Действительно, в них заложены некоторые функции «общего плана». Обычно это измерение постоянного и переменного напряжения, прозвон цепей и определение сопротивления в нижнем диапазоне значений, то есть от нуля до мегаома. Могут иметься и другие функции, в том числе и узкоспециализированного предназначения.

Проведение измерений – до предела упрощено. После выставления всех необходимых параметров и коммутации проводов мегомметра к проверяемому объекту, остается только нажать кнопку «TEST».

Индикация полученных показаний замеров выводится на цифровой дисплей, что, безусловно, значительно упрощает восприятие информации. Спустя несколько секунд после пуска, на дисплее появится измеренное значение сопротивления, с указанием соответствующей величины (МОм или ГОм, МΩ или GΩ).

Цифровые дисплеи намного удобнее для считывания измеренных значений сопротивления

Удобство в том, что и замеры, и считывание результатов никак не зависит от пространственного положения прибора. У стрелочных с этим сложнее – для корректных замеров требуется исключительно горизонтальное расположение.

Итак, независимо от типа мегомметра, принцип его работы един. На тестируемом объекте закрепляются щупы измерительных проводов, подключенных к прибору. Затем на них подается калиброванное высокое напряжение. Измеренное значение силы тока позволяет судить о сопротивлении между щупами. Значение выводится на устройство индикации.

Работа с мегаомметром

Для работы с устройством необходимо знать, как замерить сопротивление изоляции мегаомметром.

Весь процесс условно можно разделить на 3 этапа.

Подготовительный. Во время этого этапа необходимо убедиться в квалификации исполнителей (к работе с мегаомметром допускаются специалисты с группой электробезопасности не ниже 3), решить другие организационные вопросы, изучить электросхему и отключить электрооборудование, подготовить приборы и защитные средства.

Основной. В рамках этого этапа в целях корректного и безопасного измерения сопротивления изоляции предусмотрен следующий порядок работы с мегаомметром:

1. Измерение сопротивления изоляции соединительных проводов. Указанное значение не должно превышать ВПИ (верхнего предела измерений) устройства.
2. Установка предела измерений. При неизвестном значении сопротивления устанавливается наибольший предел.
3. Проверка объекта на предмет отсутствия напряжения.
4. Отключение полупроводниковых приборов, конденсаторов, всех деталей с пониженной изоляцией.
5. Заземление испытуемой электроцепи.
6. Фиксация показаний прибора спустя минуту измерений.
7. Произведение отсчета показаний при выполнении измерений объектов с большой емкостью (например, провода большой длины) после стабилизации стрелки.
8. Снятие накопленного заряда путем заземления по окончанию измерений, но до отсоединения концов мегаомметра.

Заключительный. На этом этапе подготавливается оборудование к подаче напряжения и оформляется документация на выполнение замеров.

Существует способ, как проверить мегаомметр на исправность. К выводам устройства необходимо подключить провода и закоротить выходные концы. Затем требуется подача напряжения, и нужно следить за результатами. Исправный мегаомметр при измерении закороченной цепи показывает результат «0». Далее концы разъединяют и проводят повторные измерения. На экране должно отобразиться значение «∞». Это значение сопротивления изоляции воздушного промежутка между выходными концами прибора. Исходя из значений этих замеров можно сделать заключение о готовности устройства к работе и его исправности.

Правила безопасности при работе с мегаомметром

Поскольку данные приборы могут генерировать очень высокое напряжение, измерительные операции должны производиться парой работников, хотя бы у одного из них должна быть четвертая группа допуска по электрической безопасности. Без соответствующей подготовки использовать такое оборудование опасно – пользователя может ударить током.

Подключение мегаомметра к тестируемой линии

В гнездовые разъемы, соответствующие линии и заземлению, вставляют щупы с одиночными наконечниками. Бинарный щуп применяют, когда требуется ликвидировать токи утечки: один конец ставят в гнездо линии, а другой, помеченный как «Э», – в экранное.

С линией прибор соединяют с помощью клемм. С целью узнать сопротивление изоляционного материала оба щупа помещают на голые участки проводов.

Измерения

При выполнении измерений мастер не должен прикасаться к незащищенным участкам проводов и других компонентов цепи, а также к выходным клеммам измерительного прибора. Нельзя выполнять работы без предварительной проверки отсутствия напряжения на кабельных жилках (ее можно осуществить специальным тестером).

Важно! Ни в коем случае нельзя выполнять работы без предварительной ликвидации остаточного заряда с оборудования. Делают ее посредством портативного заземления, прикладывая его к токоведущим компонентам

Остаточный заряд нужно убирать также после каждого измерения.

Мегаомметр что такое, область применения и принцип действия

Мегаомметр — специальный измеритель, посредством которого выполняются замеры высоких показателей сопротивления. Основное отличие от традиционных омметров представлено тем, что замеры осуществляются на значительном уровне напряжения, самостоятельно генерируемым изоляционными измерителями.

Функционирование измерителей изоляционного сопротивления объясняется законом Ома, действующем на участке электроцепи: I=U/R. Основные составные части, установленные внутри корпуса, представлены источником напряжения, имеющим постоянную и откалиброванную величину, а также токовым измерителем и клеммными выходами.

На клеммах фиксируются при помощи обычных зажимов-«крокодилов» соединительные провода, а присутствующим амперметром замеряются токовые величины электроцепи. Для некоторых моделей характерно наличие шкалы с двумя видами значений или цифрами, отображающимися на экране.

Принип работы мегаомметра

Мегаомметры используются в замерах изоляционного сопротивления, а также с целью определения коэффициента изоляционной абсорбции электрического оборудования, которое не пребывает в условиях рабочего напряжения. Измерители изоляционного сопротивления классифицируются в зависимости от типовых особенностей схемы и способа индикации.

Цифровые модели являются более дешёвыми приспособлениями, а аналоговые приборы имеют высокую стоимость, но отличаются высокими показателями точности осуществляемых измерений. Основная область применения в настоящее время представлена производственными и распределительными системами электрической энергии, системами контроля эксплуатации электрического оборудования в промышленности, лабораториях и в полевых условиях. В быту такие приборы не слишком востребованы.

Устройство и принцип работы мегаомметра

Старение изоляции электропроводки, как и любой электрической цепи, невозможно определить мультиметром. Собственно, даже при номинальном напряжении 0,4 кВ на силовом кабеле, ток утечки через микротрещины в изоляционном слое будет не настолько большой, чтобы его можно было зафиксировать штатными средствами. Не говоря уже про измерения сопротивления неповрежденной изоляции жил кабеля.

В таких случаях применяют специальные приборы – мегаомметры, измеряющие сопротивления изоляции между обмотками двигателя, жилами кабеля, и т.д. Принцип работы заключается в том, что на объект подается определенный уровень напряжения и измеряется номинальный ток. На основании этих двух величин производится расчет сопротивления согласно закону Ома ( I = U/R и R=U/I ).

Характерно, что в мегаомметрах для тестирования используется постоянный ток. Это связано с емкостным сопротивлением измеряемых объектов, которое будет пропускать переменный ток и тем самым вносить неточности в измерения.

Конструктивно модели мегаомметров принято разделять на два вида:

• Аналоговые (электромеханические) — мегаомметры старого образца. Аналоговый мегаомметр
• Цифровые (электронные) – современные измерительные устройства. Электронный мегаомметр

Рассмотрим их особенности.

Электромеханический мегаомметр

Рассмотрим упрощенную электрическую схему мегаомметра и его основные элементы

Упрощенная схема электромеханического мегаомметра

Обозначения:

1. Ручной генератор постоянного тока, в качестве такового используется динамо-машина. Как правило, для получения заданного напряжения скорость вращения рукояти ручного генератора должна бить около двух оборотов в течение секунды.
2. Аналоговый амперметр.
3. Шкала амперметра, отградуированная под показания сопротивления, измеряемого в килоомах (кОм) и мегаомах (МОм). В основу калибровки положен закон Ома.
4. Сопротивления.
5. Переключатель измерений кОм/Мом.
6. Зажимы (выходные клеммы) для подключения измерительных проводов. Где «З» – земля, «Л» – линия, «Э» – экран. Последний используется, когда необходимо проверить сопротивление относительно экрана кабеля.

Основное преимущество такой конструкции заключается в его автономности, благодаря использованию динамо-машины прибор не нуждается во внутреннем или внешнем источнике питания. К сожалению, у такого конструктивного исполнения имеется много слабых мест, а именно:

Чтобы отобразить точные данные для аналоговых приборов важно минимизировать фактор механического воздействия, то есть мегаомметр должен оставаться неподвижным. А этого трудно добиться, вращая ручку генератора.
На отображаемые данные влияет равномерность вращения динамо-машины.
Часто в процессе измерения приходится задействовать усилия двух человек. Причем один из них выполняет сугубо физическую работу, — вращает ручку генератора.
Основной недостаток аналоговой шкалы – ее нелинейность, что также негативно отражается на погрешности измерений.

Причем один из них выполняет сугубо физическую работу, — вращает ручку генератора.
Основной недостаток аналоговой шкалы – ее нелинейность, что также негативно отражается на погрешности измерений.

Заметим, что в более поздних аналоговых мегаомметрах производители отказались от использования динамо-машины, заменив ее возможностью работы от встроенного или внешнего источника питания. Это позволило избавиться от характерных недостатков, помимо этого у таких устройств существенно увеличились функциональные возможности, в частности, расширился диапазон калибровки напряжения.

Современная аналоговая модель мегаомметра Ф4102

Что касается принципа работы, то он в аналоговых моделях остался неизменным и заключается в особой градации шкалы.

Электронный мегаомметр

Основное отличие цифровых мегаомметров заключается в применении современной микропроцессорной базы, что позволяет существенно расширить функциональность приборов. Для получения измерений достаточно задать исходные параметры, после чего выбрать режим диагностики. Результат будет выведен на информационное табло. Поскольку микропроцессор производит расчеты исходя из оперативных данных, то класс точности таких устройств существенно выше, чем у аналоговых мегаомметрах.

Отдельно следует упомянуть о компактности цифровых мегомметров и их многофункциональности, например, проверка устройств защитного отключения, замеры сопротивления заземления, петель фаза/ноль и т.д. Благодаря этому при помощи одного устройства можно провести комплексные испытания и все необходимые измерения.