Masurarea rezistentelor de izolatie

Masurarea rezistentelor de izolatie

a) Definirea rezistentei de izolatie

Rezistenta de izolatie (R_iz) reprezinta rezistenta masurata in c.c. intre doua cai de curent (fig. 8.27, a), sau dintre o cale de curent si masa (carcasa) la un dispozitiv electric (DE): - cablu, circuit imprimat, aparat de masura, condensator, motor electric, etc. R_iz se defineste cu relatia:

(8.30)

in care I_c reprezinta curentul de conductie prin izolatia respectiva, iar i_p reprezinta curentul de polarizare dielectrica, fig. 8.27, b.

Se observa ca masurarea lui R_iz este corecta numai daca citirea curentului i (la mA) se face dupa consumarea timpului t, necesar stingerii componentei i_p. R_iz este un parametru important de control a starii izolatiei electrice (un altul este tgd - tangenta unghiului de pierderi), care se masoara atat in fabrica cat si pe parcursul exploatarii obiectului respectiv.

Rezistenta de izolatie scade (mult) cu cresterea umiditatii si a gradului de impurificare a suprafetei izolatiei, de asemenea, si cu cresterea gradului de imbatranire (degradare fizico - chimica) a materialului izolant. Ca urmare, R_iz este un parametru sensibil al defectelor si totodata, foarte util la incercarea preventiva a izolatiei electrice. Insa interpretarea rezultatelor masurarii lui R_iz intampina dificultati, deoarece acest parametru depinde si de dimensiunile geometrice ale obiectului incercat (DE), ceea ce impune stabilirea unor norme de evaluare aparte pentru fiecare grup de obiecte de acelasi tip (de exemplu norme pentru cabluri, pentru condensatoare, etc.). Dar chiar si in cadrul aceluiasi grup de obiecte, in scopul asigurarii unei reproductibilitati acceptabile, este necesar ca R_iz sa fie masurata la o anumita valoare a tensiunii si dupa o anumita durata (t) de la aplicarea acesteia (pentru ca i_p

Tensiunea de masura (U) se alege cat mai apropiata de tensiunea de lucru a obiectului respectiv (fara insa a o depasi). La dispozitive care functioneaza in c.a., se ia ca reper valoarea de varf a tensiunii alternative de lucru. De exemplu, la masurarea R_iz la un cablu ce functioneaza la tensiunea de retea (220/380 V) se alege U = 500 V.

Durata masurarii (t Dupa cum s-a aratat mai inainte, curentul de conductie (I_c), pe baza caruia se defineste R_iz, se stabileste doar dupa un timp t de la conectarea sub tensiune, care variaza in limite largi, de la cateva secunde pana la cateva minute. Momentul citirii lui R_iz se stabileste experimental. La conectarea aparatului, R_iz este minim, dupa care creste si se stabilizeaza, iar valoarea stabilizata corespunde definitiei (8.30).

Ca unitati, R_iz se exprima in MW W), GW W), sau in (10¹² W) si se masoara cu aparate cu citire directa, numite megohmmetre si respectiv teraohmmetre.

Ambele tipuri de aparate lucreaza dupa schema din fig. 8.27, a, insa difera prin modul de masurare a curentului prin izolatia de incercat (I_x= I_c) si, prin absenta sau prezenta protectiei la curentii de fuga (gardare).

b) Megohmmetre

Megohmmetrele sunt destinate masurarii R_iz pe dispozitive de curenti tari (motoare, transformatoare de forta, cabluri, etc.).

Schema de principiu a unui megohmmetru este aratata in fig. 8.28, a, unde CT este un convertor c.c./c.c., alimentat la baterii (mai rar de la retea), care furnizeaza tensiunea inalta si stabilizata (U), necesara circuitului de masura.

Tipic, CT este alcatuit dintr-un stabilizator de tensiune (ST), un invertor in contratimp (400-1000 Hz) si un multiplicator de tensiune (fig. 8.28, b). Se utilizeaza, de asemenea, si invertoare de tipul cu autoblocare.

Din fig. 8.28, a, rezulta ca circuitul de masura al megohmmetrului este identic cu cel al ohmmetrului serie.

Limita superioara de masura (R_xs)

Este valabila relatia:

(8.31)

in care I_n reprezinta curentul nominal al microampermetrului (mA). Cum la megohmmetre I_n = 10 60 mA si admitand R_xs 30U /I_n rezulta    R_xs=(0,53) MW/volt, adica limita superioara de masura este de ordinul 1 MW/volt (din U).

Tensiunea de masura (U) este standardizata 500, 1000, 2500, 5000, 10000 si 20000 V. La peste 5000 V se utilizeaza ca sursa primara (E) acumulatoare si nu baterii, iar la unele megohmmetre de 500 V se utilizeaza un microdinam, actionat manual.

Un megohmmetru trebuie sa indeplineasca cateva cerinte: - sa intre rapid in functiune; - sa poata fi usor de manuit; - sa fie autonom din p.d.v. al alimentarii si sa asigure protectie impotriva electrocutarii operatorului.

Modul de lucru. Mai intai se deconecteaza de sub tensiune obiectul de incercat si se controleaza absenta tensiunii pe respectivul obiect. In acest scop, majoritatea megohmmetrelor moderne sunt prevazute si cu o sectiune voltmetru, selectabila prin comutatorul de game. Dupa efectuarea masurarii trebuie sa fie descarcat obiectul de masura, in caz contrar exista pericolul de electrocutare, mai ales cand obiectul respectiv are capacitate mare, cum este cazul condensatoarelor si cel al cablurilor lungi. Descarcarea se face scurtcircuitand cele doua armaturi ale obiectului, cu un conductor bine izolat. Pentru simplificarea acestei operatii, unele megohmmetre moderne au incorporat un dispozitiv de scurtcircuitare care intra automat in functiune in momentul opririi megohmmetrului.

Exemple:

Megohmmetrele romanesti MT - 500, MT - 1000 si MT - 2500, avand U = 500, 1000 si 2500 V si limita superioara de masura 500, 1000 respectiv 2500 MW, clasa 2,5 (au neajunsul ca sunt logometrice si deci nu permit controlul absentei tensiunii pe obiectul de incercat).

. Megohmmetrele Metriso (Germania) de 500 V (200 MW, clasa 1,5) si 1000 V (pana la 10000 MW, clasa 2,5), prevazute si cu sectiune voltmetru c.c. si c.a.

c) Teraohmmetre

Teraohmmetrele sunt destinate masurarii rezistentei de izolatie in echipamente electronice, cabluri telefonice, etc., adica la obiecte de curenti slabi; tensiuni de masura U = 20-200 V.

Schema de principiu a unui teraohmmetru este aratata in    fig. 8.29, a, unde E_g este un ecran de garda, G - o borna de garda, spre a permite masurari si pe obiecte cu trei borne, iar AD - un amplificator diferential (asociat cu unul de curent) ce amplifica pe I_x de A ori, adica I_m = AI_x.

Comparand aceasta schema cu cea din fig. 8.28, a rezulta ca deosebirea esentiala dintre un megohmmetru si teraohmmetru o constituie prezenta amplificatorului AD (la megohmmetre I_m=I_x), deoarece ecranul de garda si borna G pot fi intalnite si la megohmmetre. O alta deosebire o constituie tensiunea de masura, care este mult mai redusa (U=20200 V).

Ecuatia de functionare. Din schema (fig. 8.29, a) rezulta ecuatia de functionare (S - sensibilitatea microampermetrului):

; (8.32)

care are aceeasi forma ca si la ohmmetrul serie.

Limita superioara de masura (R_xs)- Din (8.32) se deduce    a_n = A S U /R₀ , respectiv R₀=A U S /a_n, rezultand :

(8.33)

relatie care arata ca la teraohmmetre, limita superioara de masura este de A ori (A=10¹³-10⁶ )mai mare decat la megohmmetre, adica poate atinge ordinul 1 TW /volt (din U).

Utilizare. Teraohmmetrul fiind inzestrat cu borna de garda (G) poate fi utilizat la masurarea rezistoarelor cu trei borne si a rezistentei de volum la probe cu trei borne. De asemenea, poate fi utilizat si la masurarea rezistentei de izolatie la cablaje imprimate, condensatoare, cabluri coaxiale de conexiuni, cabluri de telefonie, etc. Teraohmmetrul este masuratorul de izolatie specific electronicii.

In fig. 8.29, b si c si respectiv fig. 8.30, se arata modul de conectare a bornei de garda (G) la incercarea cablurilor coaxiale si a celor cu trei conductoare.