Измерение сопротивления изоляции вторичных цепей

Измерение сопротивления изоляции вторичных цепей

Сопротивление изоляции постоянному току для вторичных цепей является главным показателем качества состояния изоляции. При существовании внутренних либо внешних дефектов (повышенной влажности, повреждения при монтажных работах или загрязнении поверхности) сопротивление изоляции снижается. Поэтому в процессе монтажа (рекомендуется) и после его окончания (обязательно) производится измерение сопротивления изоляции постоянному току с помощью мегомметров различных конструкций.

Электроизмерения параметров изоляции вторичных цепей контроля, защиты, телеметрии, автоматики и сигнализации выполняют совместно со всей смонтированной в этих цепях реле и аппаратурой мегомметром на 1000 В. Все элементы вторичных цепей, обладающие пониженной изоляцией, испытываются по установленным для них нормам (например, сопротивление изоляции поляризованных реле измеряется мегомметром до 500 В, а сопротивление изоляции вторичных цепей и элементов, рассчитанных на напряжение 60 В и ниже, проверяется мегомметром на 500 В).

Перед началом измерения сопротивления изоляции необходимо: определить, на каким испытательным напряжением нужно проверять изоляцию каждого реле и аппарата, и в случае присутствия в цепях реле и аппаратов с пониженной изоляцией, полупроводниковых элементов, светодиодов, неоновых ламп и других элементов провести мероприятия, исключающие повреждение нзковольтных частей аппаратуры. Чтобы избежать этого как правило вытаскивают из разъемов поляризованные и магнитоэлектрические реле, снимают съемные блоки диодов и других полупроводниковых элементов, вытаскивают из панелей светодиоды, неоновые лампы и другую аппаратуру. Если невозможно изъять низковольтную аппаратуры, её выводы нужно замкнуть между собой, вынуть предохранители во вторичных цепях, все заземлённые концы кабелей, установленные во вторичных цепях, отсоединить от «земли», корпуса панели, щита или металлического экрана кабеля.

Тщательно очистить вторичные цепи и установленную аппаратуру от пыли и загрязнений (например продувкой сжатым воздухом).

Затем можно приступать к измерению сопротивления изоляции. Замер сопротивления изоляции жил сигнальных кабелей, обмоток контакторов и реле, проводов и других вторичных цепей выполняется мегомметром: относительно «земли» (корпуса щита, панели, металлического экрана кабеля); между фазами и жилами проводов и зажимами в пределах одной цепи; между различными цепями, гальванически не связанных между собой (например, токовые измерительные цепи и цепи измерения напряжения в электросчетчиках, кабели сигнализации и кабели управления и т. д.).

Если производится измерение сопротивления изоляции относительно земли, то щуп мегомметра с маркировкой Л (кОм) присоединяется к испытуемой вторичной цепи, а щуп З — к шине заземления панели или щита. Для не заземленных цепей, очерёдность подключения щупов мегомметра может быть любой. Измеренная величина сопротивление изоляции для вторичных цепей должно быть больше табличных значений.

Когда сопротивление изоляции проверяемой вторичной цепи окажется ниже табличных норм, или имеется замыкание на «землю», необходимо локализовать место повреждения. Для этого участок с поврежденной изоляцией разбивают на более мелкие элементы: отдельные обмотки, жилы кабеля, шины, клеммы—и, проверяют поочередно сопротивление изоляции у каждого отдельного элемента, чтобы найти место с неисправной изоляцией. Локализованные поврежденные участки изоляции изолируются или меняются на исправные элементы; обмотки реле, контакторов и участки проводов на панелях с заниженным сопротивлением изоляции сушатся горячим воздухом с помощью промышленного фена пока сопротивление изоляции не придет в норму; дефектные жилы сигнальных кабелей заменяются на резервные свободные жилы, либо прокладывают новые кабели. После устранения повреждения сопротивление изоляции проверяется мегомметром повторно.

В норме в цепях управления до 60В с отключенными аппаратами при проверке сопротивления мегометром на 1000В сопротивление должно быть больше 10 МОм, а с подключенными аппаратами — более 1 МОм. У цепей с напряжением выше 100В с подключенными аппаратами — не менее 0,5 МОм при измерении мегометром на 1000В.

Особенности измерения малых и больших сопротивлений

Сопротивление — один из важнейших параметров электрической цепи, определяющий работу любой цепи или установки.

Получение определенных величин сопротивлений при изготовлении электрических машин, аппаратов, приборов при монтаже и эксплуатации электроустановок является необходимой предпосылкой для обеспечения нормального режима их работы.

Одни сопротивления сохраняют свою величину практически неизменной, другие, наоборот, в очень сильной степени подвержены изменению от времени, от температуры, влажности, механических усилий и т. д. Поэтому, как при производстве электрических машин, аппаратов, приборов, так и при монтаже эксплуатации электроустановок неизбежно приходится производить измерение сопротивлений.

Весьма разнообразны условия и требования к производству измерений сопротивлений. В одних случаях нужна высокая точность, в других, наоборот, достаточно нахождение приближенного значения сопротивления.

В зависимости от величины электрические сопротивления делятся на три группы:

• 1 ом и меньше — малые сопротивления,

• от 1 ом до 0,1 Мом — средние сопротивления,

• от 0,1 Мом и выше — большие сопротивления.

При измерении малых сопротивлений необходимо принимать меры для устранения влияния на результат измерения сопротивления соединительных проводов, контактов и термо-ЭДС.

При измерении средних сопротивлений можно не считаться с сопротивлениями соединительных проводов и контактов, можно не учитывать влияния сопротивления изоляции.

При измерении больших спротивлений необходимо учитывать наличие объемного и поверхностного сопротивлений, влияние температуры, влажности и других факторов.

Особенности измерения малых сопротивлений

К группе малых сопротивлений относятся: обмотки якорей электрических машин, сопротивления амперметров, шунтов, сопротивления обмоток трансформаторов тока, сопротивления коротких проводов шин и т. д.

При измерении малых сопротивлений всегда приходится считаться с возможностью влияния сопротивлений соединительных проводов и переходных сопротивлений на результат измерения.

Сопротивления измерительных проводов имеют значения 1 х 10 4 — 1 х 10 2 ом, переходные сопротивления — 1 х 10 5 — 1 х 10 2 ом.

Под переходными сопротивлениями или сопротивлениями на контактах понимают сопротивления, которые встречает электрический ток при переходе с одного проводника на другой.

Переходные сопротивления зависят от величины поверхности соприкосновения, от ее характера и состояния — гладкая или шероховатая, чистая или загрязненная, а также от плотности соприкосновения, силы нажатия и т. д. Выясним на примере влияние переходных сопротивлений и сопротивлений соединительных проводов на результат измерения.

На рис. 1 дана схема для измерения сопротивления с применением образцовых приборов амперметра и вольтметра.

Рис. 1. Неправильная схема соединения для измерения малых сопротивлений амперметром и вольтметром.

Допустим, искомое сопротивление r х — 0,1 ом, а сопротивление вольтметра rv = 500 ом. Так как они соединены параллельно, то r х /rv = Iv/Ix = 0 ,1/500 = 0,0002, т. е. ток в вольтметре составляет 0,02% от тока в искомом сопротивлении. Таким образом, с точностью до 0,02% можно считать ток амперметра равным току в искомом сопротивлении.

Разделив показание вольтметра, присоединенного к точкам 1, 1 ‘ на показание амперметра, получим: U’v /Ia = r’x = r х + 2r пр + 2r к, где г’х — найденное значение искомого сопротивления; r пр — сопротивление соединительного провода; гк — сопротивление контакта.

Считая r пр = r к = 0,01 ом, получаем результат измерения г’х = 0,14 ом, откуда погрешность измерения, обусловленная сопротивлениями соединительных проводов и сопротивлениями контактов равна 40% — ((0,14 — 0,1)/0,1))х 100%.

Необходимо обратить внимание на то, что с уменьшением искомого сопротивления погрешность измерения от указанных выше причин увеличивается.

Присоединив вольтметр к токовым зажимам — точки 2 — 2 на рис. 1, т. е. к тем зажимам сопротивления r x , к которым присоединены провода цепи тока, получим показание вольтметра U»v меньше U’v на величину паления напряжения в соединительных проводах и, следовательно, найденное значение искомого сопротивления r х»= U»v /I а = rx + 2 r к будет содержать погрешность, обусловленную только сопротивлениями на контактах.

Присоединив вольтметр, как показано на рис. 2, к потенциальным зажимам, расположенным между токовыми, получим показание вольтметра U »’ v меньше U»v на величину падения напряжения на сопротивлениях контактов и, следовательно, найденное значение искомого сопротивления r»’x = U»v/Ia = rx

Рис. 2. Правильная схема соединения для измерения малых сопротивлений амперметром и вольтметром

Таким образом, найденное значение будет равно действительному значению искомого сопротивления, так как вольтметр измерит действительное значение напряжения на искомом сопротивлении гх между его потенциальными зажимами.

Применение двух пар зажимов, токовых и потенциальных, является основным приемом для устранения влияния сопротивлений соединительных проводов и переходных сопротивлений на результат измерений малых сопротивлений.

Особенности измерения больших сопротивлений

Большими сопротивлениями обладают плохие проводники тока и изоляторы. При измерении сопротивлений проводников с малой электропроводностью, изолирующих материалов и изделий из них приходится считаться с факторами, которые могут влиять на величину сопротивления их.

К числу таких факторов прежде всего относится температура, например проводимость электрокартона при температуре 20°С равна 1,64 х 10 -13 1/ом, а при температуре 40°С 21,3 х 10 -13 1/ом. Таким образом, изменение температуры на 20° С вызвало изменение сопротивления (проводимости) в 13 раз!

Цифры наглядно показывают, насколько опасен недоучет влияния температуры на результаты измерения. Точно так же весьма важным факторам, влияющим на величину сопротивления, является содержание влаги как в испытуемом материале, так и в воздухе.

Кроме того, на величину сопротивления могут влиять род тока, которым производится испытание, величина испытуемого напряжения, продолжительность действия напряжения и т. д.

При измерении сопротивлений изолирующих материалов и изделий из них приходится считаться также с возможностью прохождения тока по двум путям:

1) через объем испытуемого материала,

2) по поверхности испытуемого материала.

Способность материала проводить электрический ток тем или иным путем характеризуется величиной сопротивления, которое встречает ток на этом шути.

Соответственно имеются два понятия: объемное сопротивление, относимое к 1 см3 материала, и поверхностное сопротивление, относимое к 1 см2 поверхности материала.

Для иллюстрации рассмотрим пример.

При измерении сопротивления изоляции кабеля при помощи гальванометра могут получиться большие погрешности, вследствие того что гальванометр может измерять (рис. 3):

а) ток Iv , идущий от жилы кабеля к его металлической оболочке через объем изоляции (ток Iv , обусловленный объемным сопротивлением изоляции кабеля, характеризует сопротивление изоляции кабеля),

б) ток Is , идущий от жилы кабеля к его оболочке по поверхности изолирующего слоя ( Is , обусловленный поверхностным сопротивлением, зависит не только от свойств изолирующего материала, но и от состояния его поверхности).

Рис. 3. Поверхностный и объемный ток в кабеле

Для устранения влияния поверхностей проводимости при измерении сопротивления изоляции на изолирующий слой накладывается виток проволоки (охранное кольцо), который соединяют, как указано на рис. 4.

Рис. 4. Схема для измерения объемного тока кабеля

Тогда ток Is будет проходить помимо гальванометра и не внесет погрешности в результаты измерения.

На рис. 5 дана принципиальная схема для определения объемного удельного сопротивления изолирующего материала — пластины А. Здесь ББ — электроды, к которым приложено напряжение U , Г — гальванометр, измеряющий ток, обусловленный объемным сопротивлением пластины А , В — охранное кольцо.

Рис. 5. Измерение объемного сопротивления твердого диэлектрика

На рис. 6 дана принципиальная схема для определения поверхностного удельного сопротивления изолирующего материала (пластина А).

Рис. 6. Измерение поверхностного сопротивления твердого диэлектрика

При измерении больших сопротивлений следует также обращать серьезное внимание на изоляцию самой измерительной установки, так как в противном случае через гальванометр будет проходить ток, обусловенный сопротивлением изоляции самой установки, что повлечет за собой соответствующую погрешность измерения.

Рекомендуется применять экранирование или перед измерением производить проверку изоляции измерительной установки.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Измерение сопротивления, в цепи и выходе

Видео: КАК ИЗМЕРИТЬ МУЛЬТИМЕТРОМ НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК [РадиолюбительTV 80] 2021, Декабрь

Измерение сопротивления, в цепи и выходе

Резистор является основным электронным компонентом. Сопротивляя потоку электронов простым и предсказуемым образом, резистор позволяет дизайнеру легко манипулировать токами и напряжениями, а токи и напряжения — вот что такое схемы.

Рекомендуемый уровень

Перед измерением

Сопротивление или просто «значение» резистора определяет, как оно повлияет на схему, к которой он подключен. Вам нужно знать сопротивление вашего резистора — иногда приблизительное значение прекрасно, но иногда вам нужна точность. Значение резистора обычно указывается на самом компоненте, либо в старомодных цветных полосах, либо в печатных цифрах. Но это номинальные значения, а это означает, что фактическое сопротивление может быть на определенный процент выше или ниже указанного значения. Если допуск резистора составляет 10%, например, резистор «1000 Ом» может быть где угодно между 900 и 1100 Ом.

Зачем измерять "" src = "// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/VIR.jpg" />

Другими словами, напряжение, подаваемое в цепь, равно току, протекающему через цепь, умноженному на общее сопротивление схемы. Другим способом выражения такой же

Это означает, что ток, протекающий через цепь, равен напряжению, подаваемому в схему, разделенному на общее сопротивление цепи.

Закон Ома применяется не только к целым схемам, но и к отдельным компонентам. С резистором энергия рассеивается по мере протекания тока через резистивный материал, и эта потеря энергии проявляется в виде падения напряжения, что является разницей между напряжениями на двух выводах резистора. Таким образом, закон Ома обеспечивает существенный подход к измерению значения резистора: если вы знаете падение напряжения на резисторе и ток, протекающий через резистор, вы знаете сопротивление.

Легкий путь

Наиболее распространенным и простым способом измерения сопротивления является цифровой мультиметр или DMM. Это незаменимое устройство знает все о законе Ома и с удовольствием делает для вас работу: когда вы подключаете клеммы резистора к двум зондам, он подает известный ток, измеряет результирующее падение напряжения и вычисляет сопротивление. Проблема в том, что этот подход работает только в том случае, если вы можете вывести резистор из схемы; показание DMM не может быть доверено, если клеммы резистора подключены к другим компонентам. Поэтому, если вам нужно знать значение резистора, который нельзя изолировать от других компонентов, вам придется быть более творческим.

Непростые способы

Независимо от конкретных обстоятельств конкретного измерения сопротивления основная стратегия остается неизменной: определять ток и напряжение, а затем рассчитывать сопротивление. Таким образом, цель определения значения резистора, встроенного в схему, заключается в том, чтобы как-то измерить падение напряжения на этом резисторе и ток, протекающий через него.

Падение напряжения можно измерить простым подключением двух датчиков DMM к двум клеммам резистора (помните, что цепь должна быть включена, чтобы это работало). Однако измерительный ток не так прост. Чтобы измерить ток, DMM должен быть соединен последовательно с током, протекающим через резистор, другими словами, ток, протекающий через резистор, должен поступать в один датчик DMM через измерительную схему DMM и из другого зонда. Это означает, что вам нужно найти удобный способ разбить текущий резистор, а затем подключить два датчика DMM к двум сторонам этой разомкнутой цепи; посмотрите на разъемы, перемычки и легко съемные компоненты как возможные места, чтобы вставить DMM в текущий путь. Тесты на мини-граббер часто очень полезны в этой задаче.

Если вы не можете найти способ использовать DMM для измерения тока, протекающего через резистор, есть еще один более сложный вариант: во-первых, получить другой резистор и измерить его точное значение с помощью DMM. Затем вам нужно найти способ вставить этот резистор в схему, чтобы он был последовательно с сопротивлением, которое вы пытаетесь измерить. Поскольку два резистора последовательно, вы знаете, что тот же ток протекает через оба. Измерьте падение напряжения на новом резисторе, затем используйте закон Ома для расчета тока. Этот же ток протекает через оригинальный резистор, поэтому после измерения падения напряжения на исходном резисторе вы можете использовать закон Ома для расчета его сопротивления.

Как измерить сопротивление цепи

Измерение электрического сопротивления производится в электротехнике очень часто. Контролировать сопротивление цепи необходимо при использовании всех электротехнических машин, аппаратов, приборов, средств автоматизации. Изготовление отдельных элементов электротехнических устройств, и прежде всего резисторов, также требует измерения сопротивления.

Сопротивление контролируется и измеряется при проверке безопасности работы устройств и электротехнических помещений.

Самый простой способ измерения сопротивления связан с законом Ома. Действительно, если измерить ток и напряжение в цепи, то сопротивление можно вычислить по закону Ома:

Для этого нужно иметь два прибора: вольтметр и амперметр. Мы знаем, что амперметр нужно включать в цепь последовательно, а вольтметр — параллельно. Включим их так, как показано на рис. 15.19, а.

Неожиданно оказывается, что если мы просто разделим показания вольтметра и амперметра, то получим только приближенное значение сопротивления

Погрешность связана с тем, что амперметр измеряет не только ток в измеряемом резисторе, но и сумму токов резистора и тока, потребляемого вольтметром.

Рис. 15.19. Измерение сопротивлений методом амперметра и вольтметра. Схему рис. 15.19, а применяют для измерения малых сопротивлений, схему рис. 15.19, б — для больших

Поэтому точное значение сопротивления нужно определять по такой формуле:

Здесь — ток и сопротивление цепи вольтметра. Если сопротивление цепи вольтметра не известно, то, пользуясь первой, приближенной формулой, мы получим погрешность. Эта погрешность будет тем меньше, чем меньший ток ответвляется в цепь вольтметра по сравнению с общим током в цепи. Так как токи в параллельных цепях распределяются обратно пропорционально сопротивлениям, то схема на рис. 15.19, а выгодна для измерения малых сопротивлений — значительно меньших, чем сопротивление вольтметра.

Пример 1. При измерении по схеме на рис. 15.19, а вольтметр показал а амперметр . Собственное сопротивление вольтметра .

Приближенное значение сопротивления цепи

Точное значение сопротивления равно

В этом примере мы измеряли очень маленькое сопротивление, поэтому погрешность, возникающая от использования приближенной формулы, составляет всего 0,04 %.

Заметим, что здесь речь идет только о погрешности самого метода измерения сопротивления, т. е. о методической погрешности. В действительности погрешность будет значительно выше из-за ошибок измерения тока и напряжения. Однако сейчас мы этим вопросом не интересуемся и считаем показания вольтметра и амперметра абсолютно точными. Только поэтому мы имеем право определить сопротивление цепи с четырьмя значащими цифрами после запятой.

Пример 2. Попробуем теперь по этому же методу измерить большое сопротивление.

Пусть, например, ток в цепи равен , а вольтметр показывает 2,5 В. Сопротивление вольтметра .

Приближенное значение сопротивления цепи

Точное значение сопротивления (с учетом ошибки метода измерения)

Мы получили совершенно не схожие между собой числа. Погрешность достигает огромного значения (100 %), и пользоваться этой схемой невозможно,

Попробуем включить приборы иначе — так, как показано на рис. 15.19, б. Однако теперь вольтметр измеряет падение напряжения не только на измеряемом сопротивлении, но и на амперметре.

Точное значение сопротвления равно

Здесь — сопротивление амперметра.

Если измеряемое сопротивление значительно больше сопротивления амперметра то вполне можно пользоваться приближенной формулой

Пример 3. Приборы, включенные по схеме на рис. 15.19, б, дали следующие показания: . Сопротивление амперметра .

Приближенное значение сопротивления цепи

Точное значение получим, если вычтем из этой величины сопротивление амперметра:

Погрешность, возникающая от использования приближенной формулы, составляет 2 %.

Таким образом, мы пришли к выводу, что обе схемы на рис. 15.19 имеют методическую ошибку и требуют учета сопротивления вольтметра или амперметра. При этом схему на рис. 15.19, а выгодно применять для измерения малых сопротивлений, а схему на рис. 15.19, б — больших.

Для измерения сопротивлений широко применяют мостовые схемы (рис. 15.20).

Простейший мост состоит из четырех резисторов — плеч, одно из которых представляет собой резистор с измеряемым сопротивлением.

Рис. 15.20. Мостовая схема для измерения сопротивлений

Рис. 15.21. Проволочный измерительный мост

В диагональ моста, так, как показано на рис. 15.20, включен чувствительный измерительный прибор — гальванометр

При отсутствии тока в цепи гальванометра напряжения Говорят, что мостовая схема находится в равновесии. В этом случае

Разделив первое уравнение на второе, получим условие равновесия моста:

Если все сопротивления, кроме измеряемого, известны, то

Мостовые схемы осуществляют нулевой метод измерения, при котором измерительный прибор используют не для оценки измеряемой величины, а только для установления того факта, что ток в диагонали равен нулю. Его часто так и называют: нуль-индикатор.

Для уравновешивания моста необходимо изменять величину известных сопротивлений или их соотношения. Второй способ используют в проволочном мосте, изображенном на рис. 15.21.

В этой схеме R представляет собой сопротивление образцового резистора, выполненного с высокой точностью. Сопротивления образованы тонкой калиброванной проволокой, по которой скользит движок.

Поскольку сечение проволоки по всей длине строго одинаково,

Перемещение движка по проволоке меняет отношение и позволяет уравновесить мост.