Zaloguj się
Twój koszyk:

Liczba produktów: 0
Wartość produktów: 0
 Skip Navigation LinksTomtronix : Artykuły : Dobór megaomomierza

Spis artykułów

Artykuły techniczne


KRYTERIA DOBORU MEGAOMOMIERZA

Czytelnik (1977 bytes)Spis treści:


Ze względu na występujące modele od ręcznych do ledwo przenośnych, kosztujących od kilkuset złotych do kilkudziesięciu tysięcy złotych, zadanie wyboru właściwego miernika rezystancji izolacji może wydawać się zniechęcające. Dzięki ocenie hierarchii priorytetów, proces ten może być znacznie ułatwiony.

Napięcia próby
Wybór napięcia jest prawie zawsze najbardziej decydującym kryterium wyboru miernika rezystancji izolacji. Mierniki rezystancji izolacji są urządzeniami wysokiego napięcia DC. Ponieważ celem przyrządu jest ocena zdolności do przewodzenia prądu przez materiał, który jest zdecydowanie przeznaczony do nie przewodzenia prądu, kilka szczególnych funkcji jest wymaganych od tego typu miernika.

Wysokie napięcie jest konieczne do wymuszenia przepływu prądu o wystarczającej wielkości (nazywanego zwykle "upływnością"), aby móc go zmierzyć, typowo jest to poziom nA. W skutek tego, obwód pomiarowy musi posiadać  wysoką czułość, natomiast źródło napięcia próby musi być wysoko stabilne. Źródło, o ograniczanym prądzie DC, dostarcza wymagane stabilne napięcie nie powodując jednocześnie uszkodzenia badanego obiektu.

W zależności od modelu, miernik rezystancji izolacji dysponuje jednym lub kilkoma napięciami próby, które są wybierane przełącznikiem. Zastosowanie właściwego przyrządu, dla danego zastosowania, wymaga znajomości znamionowego napięcia badanego obiektu i następnie określenia, czy pożądany jest pomiar napięciem znamionowym, czy wyższym. Badanie przy napięciu, które jest bliskie napięciu pracy badanego obiektu daje pomiar, który jest rozsądną oceną możliwości przyrządu, gdy przyrząd pracuje. Pomiary z wyższymi napięciami, które są zazwyczaj wykonywane przy dwukrotnej wartości napięcia znamionowego, mogą ujawniać wartości graniczne izolacji, kiedy wady w strukturze materiału zaczną przewodzić prądy przy wyższych napięciach, co pozwala na ocenę możliwości obiektu do wytrzymywania narażeń zakłóceniowych.

Jeżeli badania są wykonywane na szerokim spektrum aparatów, pożądanych jest wiele napięć. Typowo, mierniki rezystancji izolacji dzielą się na dwie grupy do 1kV i powyżej 1kV. Ogólnie, 1kV modele mogą służyć do badań sprzętu pracującego przy napięciach 120, 230 i 480Vac. Jednakże, aparatura przemysłowa wymaga 5kV (obecnie nawet 10kV) urządzeń pomiarowych. Aparaty pracujące przy napięciu na przykład 13,2kV nie wymagają badania napięciem o takiej wartości. Mierniki 5kV mogą uzyskiwać wystarczającą ilość danych do napraw i przeglądów aparatów pracujących nawet przy najwyższych napięciach.

Pomiar napięciem narastającym krokowo jest standardową procedurą przemysłową, która wymaga zwiększania napięcia próby w regularnych odcinkach czasu w celu potwierdzenia wzrostu rezystancji izolacji. Malenie rezystancji izolacji ujawnia mechaniczne wady materiału takie, jak ścieżki pęknięć i mikro-jamy. Im wyższe napięcie zostanie przyłożone, tym więcej tych niedoskonałości bierze udział w przewodzeniu prąd upływności. Standardem przemysłowym jest pięć poziomów napięć przykładanych w okresach jednominutowych, ale pomiar może być adaptowany do możliwości miernika.

Zakres pomiarowy
Cele pomiarów określają, czy podstawowy pomiar jest wszystkim czego potrzebujemy, czy zalecany jest rozszerzony zakres pomiarowy. Proste zastosowanie, jakim jest okresowe sprawdzanie izolacji, może być spełnione przy podstawowym zakresie rzędu kilku tysięcy megaomów. Nowy sprzęt, jeżeli nie jest wadliwy lub nie został uszkodzony podczas instalacji, będzie często przekraczał  zakres pomiarowy wielu mierników. W takich sytuacjach, operator nie szuka rzeczywistego wyniku pomiaru, ale raczej chce zobaczyć wskazanie nieskończoności. Jest ważne, żeby zdawać sobie sprawę, że nieskończoność nie jest pomiarem, tylko wskazaniem, że badana izolacja ma rezystancję, której wartość przekracza możliwości pomiarowe miernika. W takich zastosowaniach nie ma potrzeby posiadania miernika o szerszym zakresie pomiarowym.

Krzywe życia
Pomiar krzywych życia izolacji różnymi miernikami

Podczas przeglądów głównego sprzętu, miernik z ograniczonym zakresem pomiarowym może wprowadzić w błąd operatora. Dla profilaktyki i przewidywania napraw, odczyt nieskończoności nie reprezentuje prawdziwych wyników. Operator wie, że badany obiekt jest "dobry", ale nie wie nic więcej. Punkt, na krzywej cyklu życia sprzętu, w którym wyniki zaczynają spadać do zakresu mierzalnego, mogą pozostawić osobie wykonującej przeglądy bardzo krótki czas do naprawy  wymagającej wyłączenia z pracy badanego sprzętu. Przyrządy z rozszerzonym zakresem pomiarowym dają rzeczywiste wyniki od chwili instalacji aparatu, ustalając dłuższą linię przebiegu, która daje personelowi dużo więcej czasu na reakcję. Podczas wyboru miernika, należy wiedzieć jakie są rzeczywiste spodziewane wyniki, nawet dla nowych instalacji.

Źródła zasilania
Zbadać opcje zasilania. Wbudowane generatory, napędzane ręczną korbką, pozostają ogromnie popularne, ale nie zawsze z racjonalnych powodów. Doświadczony personel skłania się do preferowania zasilania korbką i chociaż, podobnie, jak "korba" samochodu, ten czynnik nie może być obiektywnie oceniany, jest wystarczająco mocny, że sam się broni. Z drugiej strony, nie ma żadnych podstaw do stwierdzenia, że przyrządy zasilane ręczną korbką dają "lepszy" pomiar niż przyrządy zasilane z baterii.

Prawdziwą, obiektywną zaletą zasilania ręczną korbką jest to, że nigdy nie zawiedzie. Standardowe baterie mogą się wyczerpać, akumulatory mogą się rozładować, natomiast przyrządy zasilane z korbki mogą być ciągle zdolne do pracy. Jeżeli mają być wykonywane długotrwałe pomiary, przyrząd zasilany z baterii jest faktyczną koniecznością.

Wskazanie analogowe kontra cyfrowe
Sposób ruchu wskazówki na mechanicznej, analogowej skali daje doświadczonemu operatorowi wartościowe informacje. Czy wskazówka przemieszcza się płynnie, czy skacze? Czy stabilnie narasta, czy chwilami opada? Ten rodzaj szczegółów jest trudny lub niemożliwy do zauważenia gołym okiem na elektronicznym, cyfrowym wyświetlaczu. O ile zjawisko ruchu wskazówki jest pożądane to, gdy się ona zatrzyma, operator jest zmuszony do interpolacji odczytów pomiędzy znakami na skali. Wprowadza to element szacowania, który może być źródłem błędu.
Obecne, cyfrowe modele nie maja tego typu niedogodności, ponieważ informują one operatora dokładnie (w zakresie specyfikowanej dokładności przyrządu) jaki jest wynik wykonanego pomiaru. Niektóre przyrządy elektroniczne oferują wyświetlacze, które łączą obie cechy: cyfrową dokładność i ruch wskaźnika, który przemieszcza się wzdłuż skali w kształcie łuku tak, jak wskazówka mechaniczna. Cecha ta łączy zalety obu wyświetlaczy cyfrowego i analogowego.
Należy sprawdzić dokładnie rodzaj wyświetlacza przed wyborem przyrządu. Tańsze wersje mogą oferować linijkę wielosegmentową w kształcie łuku, zamiast autentycznej skali logarytmicznej w której przedział niskich wartości skali jest rozszerzony w stosunku do końca skali. Skala wielosegmentowa symulująca ruch wskazówki może nie być tak samo czytelna, jak znany ruch wskazówki i może nie imitować mechanicznego ruchu w oczekiwanym stopniu. Autentyczna skala logarytmiczna w kształcie łuku, na której pozycje na skali odpowiadają oznaczeniom na skali mechanicznej, jest bardziej użyteczna.

Dokładność
Jeżeli dokładność jest bardzo istotnym kryterium, należy zwrócić szczególna uwagę na deklarowaną dokładność danego przyrządu. Nie należy akceptować zwykłej plus/minus wartości procentowej dla mierników cyfrowych. Specyfikacja musi również zawierać plus/minus pewną liczbę cyfr, ponieważ żaden cyfrowy przetwornik nie może mieć stabilnej ostatniej cyfry (najmniej znaczącej cyfry). Dokładność specyfikowana, jako procent wartości odczytanej wskazuje ten sam błąd dla wszystkich punktów skali.
Określenie dla skali analogowej, jako procent skali lub pełnej skali może być również zwodnicze. Przedział dokładności oparty na procencie długości całej skali, przekłada się ona na rosnący błąd procentowy, ponieważ wyniki silnie rosną na skali logarytmicznej. Z tego powodu, gdy chcemy zapewnić wymaganą dokładność, nie należy zadowolić się określeniem procentowym, ale również przeanalizować pozostałe warunki.

Zdolność pomiaru napięcia
Wiele mierników rezystancji izolacji pełni funkcję woltomierza. Jest to dużo więcej niż tylko wygoda. Chociaż elektryk może doceniać możliwość wykonania szybkiego sprawdzenia napięcia bez konieczności uciekania się do drugiego miernika, rzeczywistym celem wbudowania tej funkcji jest ochrona przed oraz po pomiarze.

Woltomierz wbudowany w miernik rezystancji izolacji nie powinien być aktywowany poprzez wybór oddzielnej pozycji przełącznika. Powinien być włączany automatycznie przy kontakcie miernika z jakimkolwiek napięciem zewnętrznym (tzw. woltomierz domyślny). Przy wskazywaniu napięcia podczas pomiaru rezystancji izolacji, przede wszystkim chroni on miernik. Jeżeli badany obiekt nie został w sposób prawidłowy pozbawiony energii, woltomierz powinien wykryć obecność napięcia i ostrzec operatora. Operator, dysponując wiedzą o obecności zewnętrznego napięcia, nie rozpocznie pomiaru, który mógłby uszkodzić przyrząd.

Zaawansowane modele zawierają funkcję, która samoczynnie wstrzymuje pomiary, jeżeli obecne jest znaczące napięcie zewnętrzne. Jeżeli niedoświadczony operator nie zareaguje na sygnalizację wykrycia znaczącego napięcia i mimo tego naciśnie przycisk testu, żadna szkoda nie zostanie wyrządzona.

Ale co jest daleko ważniejsze, na zakończenie pomiaru, woltomierz będzie wskazywał napięcie pozostające na badanym obiekcie. Energia tego napięcia może być zabójcza! Aparaty elektryczne z dużymi uzwojeniami lub kable o dużej długości gromadzą dużo ładunku podczas pomiaru napięciem DC. Poziom zmagazynowanego ładunku może być znaczący i stanowić zagrożenie na dostępnych odłączonych przewodach pomiarowych. Wbudowana funkcja woltomierza natychmiast ostrzeże operatora o tym stanie, a następnie monitoruje spadek napięcia w miarę, jak obwód rozładowania odprowadza ładunek.

Zakresy Ω i kΩ,
Zakresy pomiaru Ω i kΩ zwiększają funkcje pomiarowe wielu mierników, rozszerzając  możliwość pomiaru ciągłości od ułamków oma do megaomów. Ze względu na mniejszą wartość rezystancji, pomiary te są wykonywane przy niskim napięciu (typowo 3V) oraz wymagają większych prądów. Zakres omowy (zwykle nazywany ciągłością) jest wykorzystywany przez elektryków lub w serwisie w celu określenia, czy obwód jest ciągły lub, czy miejsca połączeń spawanych, lutowanych oraz inne elektryczne połączenia mają wystarczająco dobry styk.

Zakres kilo-omowy jest użyteczny do rozwiązywania problemów oraz podczas napraw, w celu identyfikacji miejsc uszkodzeń. Jeżeli pomiar wysokim napięciem daje w wyniku "zero", wtedy jest bardzo przydatne potwierdzenie tego wyniku poprzez przełączenie na zakres kilo-omowy i obserwację faktycznej wartości pomiaru, która jest poniżej rozdzielczości zakresu przy pomiarze wysokonapięciowym.

Podczas czyszczenia i suszenia zalanego sprzętu, zakres kilo-omowy jest używany, jako pierwszy w celu sprawdzenia postępów procesu suszenia. Zastosowanie pomiaru wysokonapięciowego na zakresie megaomów do mocno nasiąkniętej izolacji może spowodować rozwój mechanicznych wad takich, jak mikro-jamy. Jeżeli izolacja poddana wilgoci, jest mierzona najpierw przy niskim napięciu, a następnie jest osuszana i wykonany jest drugi pomiar, wtedy efektywność osuszania może być czytelnie oceniona i zaplanowana.

Jeżeli osuszanie zwiększa rezystancję do zakresu izolacji, może być użyty wysokonapięciowy zakres pomiaru. Zakres kilo-omowy jest również użyteczny do badania elementów i podzespołów, które są częściami dużego aparatu. Muszą tylko spełnić wymogi funkcjonalności, natomiast wysoka rezystancja izolacji musi zapewnić bezpieczeństwo w stosunku do ziemi. Podczas wyboru przyrządu, należy być ostrożnym, nie koncentrować się całkowicie na możliwościach wysokonapięciowych, aby niechcący nie przeoczyć wszystkich pozostałych funkcji.

Zacisk ochronny
Niektóre mierniki izolacji maja dwa zaciski, inne mają trzy. Ponieważ są to mierniki DC, dwa z zacisków są "+" i "-". Trzeci zacisk (jeżeli jest obecny) jest zaciskiem ochronnym. Nie musi on być używany. Jest wiele sytuacji  zadawalająco użycia mierników rezystancji izolacji, bez używania zacisku ochrony.

Używanie zacisku ochrony oferuje dodatkowe funkcje diagnostyki problemów ze sprzętem. Zacisk ochrony jest obwodem bocznika, który oddziela prąd upływności powierzchniowej. Jeżeli występują równoległe ścieżki upływności (powierzchniowa i skrośna) zacisk ochrony eliminuje prąd upływności powierzchniowej z wyniku pomiaru, pozwalając na bardziej precyzyjny odczyt upływności skrośnej.

Zacisk ochronny
Podłączenie zacisku ochronnego

Na przykład, zanieczyszczenia i wilgoć na powierzchni przepustu transformatora umożliwiają przepływ prądu upływności pomiędzy zaciskami "+" i "-", co powoduje obniżenie wartości odczytu rezystancji izolacji. Daje możliwość powstania fałszywego wrażenia, że izolacja przepustu jest uszkodzona. Podłączenie zacisku ochronnego do gołego drutu nawiniętego dookoła przepustu powoduje przejęcie tego prądu, dając w wyniku pomiar wyłącznie prądu upływności płynącego poprzez defekty w ceramice izolatora.

Jest bardzo istotne, aby nie mylić zacisku ochrony z zaciskiem uziemienia. Podłączenie zacisku ochrony i przewodu powrotnego do tego samego punktu badanego obiektu powoduje tylko bocznikowanie prądu, który miał być zmierzony, powodując zwarcie obwodu pomiarowego. Jeżeli chodzi o podłączenia zacisku ochronnego, rozważanie wyboru miernika rezystancji izolacji powinno zawierać:

  • Cel pomiarów (sprawdzanie podstawowych instalacji ogólnie nie wymaga zacisku ochronnego)
  • Elektryczne części składowe aparatów, które maja być badane (silniki i transformatory mogą być badane pod kątem upływności pomiędzy uzwojeniami, z eliminacją upływności do ziemi)
  • Możliwe wpływy upływności powierzchniowej (przewody i kable mogą przewodzić prąd po powierzchni poprzez zanieczyszczenia i wilgoć, jak również poprzez materiał izolatora).
  • Stopień do którego wyniki muszą być analizowane (są "złe" obiekty do wymiany lub odrzucenia, albo będzie to konieczność lokalizowania uszkodzeń możliwych do naprawy?)

Mierniki z zaciskiem ochronnym kosztują zazwyczaj trochę więcej niż modele z dwoma zaciskami, więc nie należy płacić za funkcję, która nigdy nie będzie używana. Z drugiej strony, w wielu zastosowaniach, modele z dwoma zaciskami nie będą dawały pełnej informacji, która może być uzyskana podczas badania izolacji. Szczegółowe informacje odnośnie stosowania zacisku ochrony podano w artykule "Pomiary rezystancji izolacji w teorii i praktyce"

Dalsze rozważania
Gromadzenia wyników i transmisja. Współczesne modele mierników zawierają różnorodne możliwości gromadzenia wyników i transmisji. Wyniki pomiarów mogą być magazynowane i organizowane tak, aby wynik dla danej tablicy rozdzielczej i obwodu, mógł być wywołany do porównania w stosunku do obecnego wyniku. Powinien być możliwy wydruk w formie wykresów i protokołów z badań. Zdolność do drukowania raportów pomiarów, poza oczywistą wygodą, ma dodatkową zaletę eliminacji błędów ludzkich możliwych do popełnienia podczas przepisywania.

Funkcja multimetru. Niektóre małe, ręczne modele oferują pełen zakres funkcji multimetrów. Pomiar prądu może być wykonany bezpośrednio, do poziomu miliamperów lub można rozszerzyć zakres poprzez opcjonalne przystawki prądowe. Niektóre zaawansowane przyrządy wyświetlają również częstotliwość i/lub prąd upływności. Nie należy tego mylić z pomiarem prądu. Wyświetlanie prądu upływności pokazuje operatorowi prąd, który przepływa poprzez izolację - nie jest to prąd płynący w obwodzie.

Ocena bezpieczeństwa. Międzynarodowe organizacje normalizacyjne ustanowiły klasyfikacje bezpieczeństwa. Klasyfikacja bezpieczeństwa podaje różne warianty konstrukcji, które zapewniają, że przyrząd jest odpowiedni przy zagrożeniach od środowiska w którym jest używany. Źle skonstruowany przyrząd lub zakwalifikowanie go do niewłaściwej klasy bezpieczeństwa, może spowodować przebicie łukowe lub nawet wydmuch łuku, co może być zabójcze dla operatora.

Podczas oceny miernika rezystancji izolacji według klasyfikacji PN-EN 61010-1:2004 (Wymagania bezpieczeństwa dotyczące elektrycznych przyrządów pomiarowych, automatyki i urządzeń laboratoryjnych. Część 1: Wymagania ogólne), im wyższy jest numer tym bezpieczniejszy jest przyrząd. Klasyfikacja składa się z dwóch oznaczeń: kategorii (CAT) i napięcia znamionowego. Należy upewnić się, czy oba oznaczenia są wyspecyfikowane. Klasyfikacja kategorii wskazuje, w którym miejscu patrząc od zasilania sieciowego dany przyrząd może być bezpiecznie używany. Oznaczenie napięcia wskazuje maksymalna wartość napięcia Faza-Ziemia, na jaką może być specyfikowany badany obiekt. Należy ustalić najwyższe napięcia znamionowego środowiska w którym przyrząd będzie używany i wybrać model, który spełnia lub przekracza te wymogi. Jeżeli nie jest dostępny wymagany zakres, nie wolno kupować takiego przyrządu.

Klasyfikacja IP
Klasyfikacja definiowana w normie PN-EN 60529:2003 (Stopnie ochrony zapewnianej przez obudowy) wskazuje ochronę przed przedostawaniem się zanieczyszczeń. Specyfikuje ona jednoznacznie stopień do jakiego obudowa ochronna przyrządu może powstrzymywać zanieczyszczenia i wilgoć. Notka reklamowa może nazwać przyrząd "wodoodporny", ale dopiero klasyfikacja IP nadaje rzeczywiste, obiektywne znaczenie. Im wyższy jest numer IP tym lepsza jest klasyfikacja. Klasyfikacja składa się z dwóch cyfr. Pierwsza dotyczy przedostawania się drobin (ciał stałych), klasyfikowanych przez średnicę największego obiektu, który może przeniknąć. Druga cyfra dotyczy wilgoci, klasyfikuje stopień odporności na działanie czynników atmosferycznych. Najwyższym stopniem ochrony przed drobinami jest "pyłoszczelność", wskazywany przez klasę 6. Najwyższym stopniem odporności na wilgoć jest "odporność na zanurzenie", klasyfikowana jako 8. Podczas wyboru miernika, należy rozważyć środowisko w którym będzie pracował i wyznaczyć wartość pod kątem klasy IP.

Charakterystyka obciążenia
Miernik rezystancji izolacji powinien być również zaopatrzony w wykres obciążenia, który wskazuje charakterystykę napięcia wyjściowego w funkcji rezystancji obciążenia. Przyrząd nie potrzebuje dużego prądu do pomiarów materiałów specjalnie przeznaczonych do powstrzymywania przepływu prądu. Z tego powodu, mierniki izolacji mają ograniczane prądy wyjściowe. W konsekwencji, przy przeciążeniu następuje obniżenie napięcia wyjściowego, gdy badany obiekt reprezentuje niewystarczającą rezystancję, aby być rozważany, jako izolator.

Dobrej jakości miernik rezystancji izolacji, będzie prezentował krzywą obciążenia, która pokazuje stromy spadek napięcia od strony niskich rezystancji, ale patrząc z drugiej strony, ostry wzrost napięcia do poziomu proporcjonalnego dla dobrego izolatora.  Napięcie powinno rosnąć ostro od około 1,5MΩ, zależnie od wybranego napięcia i utrzymywać to napięcie przy wszystkich wyższych rezystancjach.

Charakterystyka wyjściowa
Miernik dobrej jakości ze stromą charakterystyką wyjściową

Charaktrystyka wyjściowa
Miernik kiepskiej jakości z łagodną charakterystyką wyjściową

Wykres, który wspina się powoli do wybranego napięcia może dawać wyniki przy dużo niższym niż wybrane napięcie, w dużym krytycznym przedziale swojego zakresu. Nie jest to dobre dla celów porównawczych przy rejestracji wyników, zgodności z normami lub specyfikacją klienta. Niektóre mierniki zaledwie specyfikują przedział pomiaru rezystancji w zakresie którego modele pokazują pełne napięcie wyjściowe. To jest zaledwie różnica w sformułowaniu, ale jeżeli nie ma wykresu obciążenia lub równoważna definicja nie jest dostępna, mówi to dużo o jakości danego przyrządu.

Należy sporządzić listę do sprawdzenia co jest krytyczne i następnie co jest pożądane. Dzięki ocenie dostępnych modeli w sposób uporządkowany i uszeregowany, nie będziemy rozczarowani końcowym wyborem.


Powiadomienie o plikach cookie. Witryna korzysta z plików cookie.
Pozostając na tej stronie, wyrażasz zgodę na korzystanie z plików cookie.
Dowiedz się więcej