絕緣耐壓測試儀原理

絕緣耐壓測試儀原理

 

　　[Dielectric Withstand Voltage Test]

　　絕緣耐壓測試儀對各種高壓電氣設(shè)備、電器元件、絕緣材料進行工頻或直流高壓下的絕緣強度試驗。 　　絕緣耐壓測試儀是交流安全通用測試儀器,適合家用電器及低壓電器的安全測試.漏電流值由粗調(diào)和細調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)。漏電流超差時自動切斷測試電壓，并發(fā)出聲光報警信號。有外控端子。

　　◆電壓裕度大，電量聲小，局放小； 　　◆采用新式絕緣材料。 　　摘 要：文章簡單介紹了變壓器感應(yīng)絕緣耐壓測試儀的組成原理及特點，并對其應(yīng)用范圍和應(yīng)用方法作了詳細的說明，zui后結(jié)合5W小型變壓器的測試實例介紹功率判定變壓器匝間短路的方法。 　　絕緣耐壓測試儀檢測原理 　　相對于變壓器的主絕緣即繞組與繞組之間以及繞組與鐵芯之間的絕緣而言，變壓器還有另外一項重要的絕緣性能指標――縱絕緣。縱絕緣是指變壓器繞組具有不同電位的不同點和不同部位之間的絕緣，主要包括繞組匝間、層間和段間的絕緣性能，而國家標準和電工委員會（IEC）標準中規(guī)定的“感應(yīng)耐壓試驗”則是專門用于檢驗變壓器縱絕緣性能的測試方法之一。 　　變壓器的縱絕緣主要依賴于繞組內(nèi)的絕緣介質(zhì)——漆包線本身的絕緣漆、變壓器油、絕緣紙、浸漬漆和絕緣膠等等（不同種類的變壓器可能包含其中一種或多種絕緣介質(zhì)）；縱絕緣電介質(zhì)很難保證100%的純凈度，難免混含固體雜質(zhì)、氣泡或水份等，生產(chǎn)過程中也會受到不同程度的損傷；變壓器工作時的zui高場強集中在這些缺陷處，長期負載運作的溫升又降低絕緣介質(zhì)的擊穿電壓，造成局部放電，電介質(zhì)通過外施交變電場吸收的功率即介質(zhì)損耗會顯著增加，導致電介質(zhì)發(fā)熱嚴重，介質(zhì)電導增大，該部位的大電流也會產(chǎn)生熱量，就會使電介質(zhì)的溫度繼續(xù)升高，而溫度的升高反過來又使電介質(zhì)的電導增加。如此長期惡性循環(huán)下去，zui后導致電介質(zhì)的熱擊穿和整個變壓器的毀壞。這一故障表現(xiàn)在變壓器的特性上就是空載電流和空載功耗顯著增加，并且繞組有灼熱、飛弧、振動和嘯叫等不良現(xiàn)象。可見利用感應(yīng)耐壓試驗檢測出變壓器是否含有縱絕緣缺陷是極其必要的。 　　感應(yīng)耐壓試驗原理 　　變壓器剛出產(chǎn)時，沒有經(jīng)過惡劣環(huán)境長時間的考驗，外施其額定電壓和頻率的電源作試驗，繞組匝間、層間和段間的電壓不足以達到電介質(zhì)缺陷處的擊穿電壓難以造成這些絕緣缺陷處的放電和擊穿，這種存在絕緣故障隱患的變壓器與絕緣性能良好的同類變壓器的空載電流和空載功耗沒有太大的差別，故而難以發(fā)現(xiàn)這些隱患； 　　而感應(yīng)耐壓試驗給變壓器施加２倍額定電壓以上的電壓，可在縱絕緣缺陷處建立更高更集中的場強，繞組匝間、層間和段間的電壓達到并超過電介質(zhì)缺陷處的擊穿電壓；感應(yīng)耐壓試驗給變壓器施加頻率在２倍的額定頻率以上，較高的頻率又可以大大降低固體電介質(zhì)的擊穿電壓，使得絕緣缺陷更容易被擊穿；感應(yīng)耐壓試驗所規(guī)定的外施電壓的作用時間亦可保證絕緣缺陷的擊穿；故感應(yīng)耐壓試驗可以可靠地檢測出變壓器縱絕緣性能的好壞。 　　感應(yīng)耐壓試驗給變壓器施加電源的頻率之所以在２倍的額定頻率以上，是因為：變壓器的激磁電流i――主磁通振幅Фm的特性曲線一般設(shè)計在額定頻率和額定電壓下接近彎曲飽和部分（如圖1所示），又因在電源頻率不變的情況下，主磁通Фm決定于外施電壓U: 　　U= E=4.44WfФm Фm 　　U ――外施電源電壓，V △Фm 　　E ――加電繞組的感應(yīng)電動勢，V 　　f ――外施電源頻率，Hz 　　W――加電繞組的匝數(shù)，n 　　所以給變壓器加２倍額定電壓以上的電壓 △i i 　　必然會導致鐵芯嚴重飽和，主磁通Фm增大△Фm， 圖 1 　　由圖1可知激磁電流i會急劇增加，致使變壓器發(fā) 熱燒毀；為使變壓器在加２倍壓以上鐵芯仍不飽和，則需要提高電源的頻率至２倍頻以上。 　　感應(yīng)耐壓試驗給變壓器原邊加２倍壓以上，２倍頻以上的電源，變壓器的主磁通會使原邊和副邊同時感應(yīng)出感應(yīng)電動勢E1和E2，且分別是其額定工作狀態(tài)下的２倍以上，所以感應(yīng)耐壓試驗可以同時對主、副繞組進行縱絕緣性能的測試。當然，我們也*可以根據(jù)需要從變壓器的副邊進行測試，不過所施加的電壓應(yīng)當是變壓器額定工作狀態(tài)下空載電壓的２倍以上，頻率同樣是額定頻率的２倍以上。 　　器感應(yīng)絕緣耐壓測試儀系統(tǒng)組成原理 　　艾諾公司推出的變壓器感應(yīng)耐壓測試儀是以in公司80c196kc單片機芯片作為系統(tǒng)的控制和運算核心，由測量電路、控制切換電路、功率模塊及用戶界面電路共同組成，其關(guān)鍵技術(shù)為變頻調(diào)壓和精密測量。 　　感應(yīng)耐壓測試儀AN96803產(chǎn)品特點 　　1、高精度電流、 功率測量 　　針對市場與技術(shù)調(diào)研結(jié)果，用戶對于感應(yīng)耐壓測試中，小電流、小功率測試有很大的應(yīng)用領(lǐng)域，AN96803提高了電流和功率測量顯示的分辨率，電流低檔0.50-30.00mA分辨率0.01mA/30.0-300.0mA分辨率0.1mA，電流高低檔精度均為±（0.4%讀數(shù)值+0.1%量程值），功率低檔0.50W-20.00W分辨率0.01W\\20W~300W分辨率0.1W，功率高低檔誤差均為±（0.8%讀數(shù)值+0.2%量程值）。電流、功率可保證精度的量程由0.50mA-300.0mA，0.50W-300W可滿足用戶對測量精度的要求。 　　2、具有高精度有功功率測量，可更有效的協(xié)助用于某些微型電子變壓器的匝間短路判定。 　　在微型電子變壓器中，由于匝數(shù)多（數(shù)千匝以上），線徑細（漆包導線直徑0.1mm以下），在短路數(shù)匝到數(shù)十匝的情況下，與正常的變壓器相比，倍頻倍壓下的測試電流變化沒有有功功率變化明顯（短路10匝一般變化在50%左右），實驗結(jié)果表明，有匝間短路的情況下，變壓器的功率因數(shù)增大，有功功率增大，因此可作為微型電子變壓器匝間短路判定的依據(jù)，更準確地對變壓器的性能進行判斷。下面5W小型變壓器初級短路的測試報告數(shù)據(jù)可表明這個問題。 　　因此，電流、功率、功率因數(shù)指標都可做為變壓器匝間短路的判定依據(jù)，其中功率測量方法，可以作為的判定依據(jù)。而且AN968測試儀由于采用感應(yīng)耐壓測試方式，進行無損檢測，不對被測試負載造成破壞，在保證更優(yōu)測試質(zhì)量的前提下，可以更大的提高生產(chǎn)效率，降低原材料損耗。 　　所以艾諾AN968系列變壓器感應(yīng)耐壓測試儀可以在保證無損檢測的基礎(chǔ)上更好更有效的檢驗出變壓器的縱絕緣性能的好壞，更適用于變壓器流水線、實驗室檢測。 　　詳細內(nèi)容請參看以下內(nèi)容： 　　關(guān)于變壓器匝間短路功率測量法介紹 　　1、從理論分析： 　　變壓器空載電流公式 　　注: Ⅰco為鐵損電流,與匝數(shù)無關(guān), Ⅰφo為磁化電流,與變壓器初級匝數(shù)成反比,如果變壓器有短路匝,造成空載電流Ⅰo變大. 　　變壓器空載損耗公式 　　注: Pco 鐵損損耗, r1 （20℃）為初級銅阻 　　從上述公式看,空載損耗與空載電流的平方成正比關(guān)系,這樣與變壓器初級匝數(shù)的平方成反比關(guān)系.因此,變壓器有短路匝數(shù)時,空載損耗變化量要比空載電流變化量大得多。 　　5W小型變壓器測試實例 　　

		空載	短路10匝（0.07）	短路20匝（0.07）	短路40匝（0.07）
頻率	P/I	220V	440V	660V	220V	440V	660V	220V	440V	660V	220V	440V	660V
50	I（mA）	18.3			18.5			18.7			19.4
P（W）	1.1			1.4			1.7			2.1
100	I（mA）	5.3	19.1		6.4	19.7		7.4	20.8		9.4	22.6
P（W）	0.6	2.7		0.9	3.8		1.2	4.8		1.7	6.3
150	I（mA）	4.2	8.0	19.6	5.4	9.8	21	6.5	11.7	22.6	8.5	14.7	25.4
P（W）	0.6	2.3	4.8	0.8	3.4	7.2	1.1	4.3	9.1	1.6	5.8	11.8
200	I（mA）	3.7	6.3	10.2	4.9	8.3	12.9	6.0	10.4	15.3	8.1	13.6	19.1
P（W）	0.5	2.0	4.4	0.7	3.2	6.8	1.0	4.0	8.6	1.6	5.6	11.3
300	I（mA）	3.2	5.0	7.1	4.3	7.3	10.2	5.4	9.3	12.7	7.6	12.6	16.6
P（W）	0.3	1.7	3.7	0.6	2.8	6.0	1.0	3.8	7.9	1.5	5.3	10.5
400	I（mA）	2.8	4.4	6.0	3.9	6.7	9.3	5.1	8.8	11.9	7.2	12.2	15.7
P（W）	0.2	1.5	3.3	0.7	2.7	5.7	0.9	3.7	7.6	1.5	5.2	10.0
450	I（mA）	2.6	4.2	5.6	3.8	6.5	8.9	5.0	8.6	11.5	7.1	11.9	15.3
P（W）	0.2	1.5	3.3	0.6	2.6	5.5	0.9	3.5	7.2	1.4	5.0	9.8

　　由上述測試報告計算出短路時電流I和功率P相對于正常時即空載時電流I和功率P的變化率，即ΔI=I短路/I空載，ΔP=P短路/P空載，由此得出在各短路匝數(shù)和各電壓頻率下電流和功率相對于正常空載時的變化率，如圖2所示，由圖中曲線可以看出功率變化率均大于電流的變化率，而且隨著短路匝數(shù)的增加功率的變化率大于電流的變化率的趨勢更加明顯，實驗數(shù)據(jù)與理論公式相符。

　　絕緣耐壓測試儀的工作原理就是對施加高壓的被測物所產(chǎn)生的漏電流進行判定，此處的漏電流試驗電壓幾倍甚至幾十倍額定電壓下被測物的漏電流，記為。而在絕緣耐壓測試儀上設(shè)定的電流即為儀器的跳閘電流，記為。絕緣耐壓測試儀一般耐壓測試的狀況，隨測試電壓上升而增大，當測試電壓升到設(shè)定的電壓上限，并保持60s時，在這過程中被測物絕緣沒被擊穿，也就是，絕緣耐壓測試儀測試儀器將提示測試合格；反之，如果被測試物絕緣被擊穿，此時流經(jīng)被測物和儀器的電流，絕緣耐壓測試儀將發(fā)出電流警報，表示測試不合格。絕緣耐壓測試儀跳閘電流只是參考值而不是限定值，而的設(shè)定是為了判定絕緣是否被擊穿，只作為一種指針，測試電壓的設(shè)定才是限定指針（這一點我們在前面幾期的電子報中曾經(jīng)說明過）。的設(shè)定直接影響耐壓試驗的判定結(jié)果。若設(shè)定太小時，有可能把合格品誤判為不良品；另外一種就是將設(shè)定太大，將不良品誤判為合格品。 　　絕緣耐壓測試儀使用注意事項：首先，大部分絕緣耐壓測試儀不具備防水功能，所以使用時注意防水，其次，電子產(chǎn)品一般很容易摔碎，所以提前的保護很重要。再次，絕緣耐壓測試儀的傳感器很敏感，極易損壞。 　　操作規(guī)程： 　　一、絕緣耐壓測試儀接好儀器電源，打開電源開關(guān)，定時器顯示窗口顯示上一次設(shè)置數(shù)“XX”，電流/絕緣電阻顯示窗口、電壓顯示窗口顯示“8.8.8.8”，之后儀器發(fā)出“嘀—”一聲，電流/絕緣電阻顯示窗口、電壓顯示窗口顯示“—”，儀器進入等待狀態(tài)。 　　二、按功能鍵選擇所需功能； 　　三、耐壓試驗前，先按下啟動鍵，調(diào)節(jié)電壓旋鈕，使輸出電壓達到所需值，再按復(fù)位鍵，使儀器處于等待狀態(tài)； 　　四、將測試回路端經(jīng)測量線連接被測物待測部位，測試高壓端經(jīng)高壓測試夾（棒）連接被測物另一待測部位； 　　五、按擊穿電流設(shè)置鍵和數(shù)字千位鍵、數(shù)字百位鍵、數(shù)字十位鍵設(shè)置擊穿電流值； 　　六、絕緣耐壓測試儀按絕緣設(shè)置鍵和數(shù)字千位鍵、數(shù)字百位鍵、數(shù)字十位鍵、數(shù)字個位鍵設(shè)置絕緣電阻下限值； 　　七、按絕緣電壓設(shè)置鍵設(shè)置絕緣測試電壓等級； 　　八、按定時設(shè)置鍵使定時設(shè)置指示燈亮，再按數(shù)字十位鍵、數(shù)字個位鍵設(shè)置定時值； 　　九、絕緣耐壓測試儀按定時設(shè)置鍵使定時設(shè)置指示燈亮，再按數(shù)字十位鍵、數(shù)字個位鍵設(shè)置間隔值； 　　十、再按定時設(shè)置鍵貧下使定時設(shè)置指示燈亮；