Измерение электрического сопротивления может выполняться разными приборами. Среди них довольно часто применяется мегаомметр, название которого состоит из трех частей. Мега означает миллион или 106, ом соответствует сопротивлению, а частица метр эквивалентна слову измерять. Таким образом, диапазоном измерений этого прибора служат мегаомы. Начинающим электрикам рекомендуется, прежде чем пользоваться мегаомметром, изучить принцип работы, устройство и технические характеристики данного измерительного прибора.
Принцип действия мегаомметра
Работа мегаомметра основана на законе Ома для участка цепи, отображаемого в виде формулы I=U/R. Для измерения необходимы элементы, расположенные в корпусе устройства. Прежде всего, это источник напряжения с постоянной, откалиброванной величиной. Кроме того, мегаомметр дополняется измерителем тока и выходными клеммами.
В разных моделях конструкция источника напряжения может существенно изменяться. В старых мегаомметрах установлены простые ручные динамо-машины, а в новых применяются внешние или встроенные источники. Значение выходной мощности генератора и его напряжения могут изменяться в различных диапазонах или оставаться в фиксированном виде. К клеммам мегаомметра подключены соединительные провода, скоммутированные в измеряемую цепь. Надежный контакт обеспечивается зажимами крокодилами.
Амперметр, включенный в электрическую схему, измеряет величину тока, проходящего по цепи. Благодаря точному значению напряжения, шкала на измерительной головке размечена сразу в нужных единицах сопротивления. Это могут быть мегаомы или килоомы. Некоторые приборы оборудованы шкалой, показывающей оба значения. Новые модели мегаомметров, использующие цифровые сигналы, отображают полученные данные на дисплее.
Устройство мегаомметра
Типовой мегаомметр состоит из генератора постоянного тока, измерительной головки, тумблера-переключателя и токоограничивающих резисторов. Работа измерительной головки основана на взаимодействии рабочей и противодействующей рамок. Тумблер может выставляться на определенные пределы измерения. Он осуществляет коммутацию различных резисторных цепочек, изменяющих выходное напряжение и режим работы головки.
Все элементы заключены в прочный, герметичный диэлектрический корпус, оборудованный ручкой для более удобной переноски. Здесь же располагается портативная складывающаяся генераторная рукоятка. Чтобы начать вырабатывать напряжение, она раскладывается и вращается. На корпусе имеется рычаг управления тумблером и выходные клеммы, в количестве трех, к которым подключаются соединительные провода. Каждый выход имеет собственное обозначение: З — земля, Л — линия и Э — экран.
Клеммы З и Л применяются во всех случаях, когда требуется измерить сопротивление изоляции по отношению к контуру заземления. Вывод Э необходим для устранения воздействия токов утечки при измерение между кабельными жилами, расположенными параллельно или похожими токоведущими частями. Клемма Э работает совместно со специальным измерительным проводом, имеющим экранированные концы. Обычно она подключается к кожуху или экрану. С помощью этой клеммы производятся наиболее точные измерения. В некоторых моделях клеммы Л и З обозначаются соответствующей маркировкой rx и -.
Принцип работы мегаомметров, использующих внутренние или внешние источники питания генератора, такой же, как и у конструкций с ручкой. Для того чтобы выдать напряжение на проверяемую схему, необходимо нажать кнопку и удерживать ее в этом состоянии. Существуют приборы, способные выдавать различные комбинации напряжения путем сочетания нескольких кнопок.
Современные мегаомметры отличаются более сложным внутренним устройством. Напряжение, выдаваемое генераторами разных конструкций, составляет примерный ряд величин: 100, 250, 500, 700, 1000 и 2500 В. Одни мегаомметры могут работать лишь в одном диапазоне, а другие сразу в нескольких.
Значение выходной мощности мегаомметра, способны проверять изоляцию на высоковольтном промышленном оборудовании, во много раз выше, чем этот же параметр у моделей мегаомметров, способных проверять лишь бытовую проводку. Их размеры также заметно различаются между собой.
Опасность повышенного напряжения устройства
В работе с мегаомметром существуют специфические особенности, на которые следует обращать пристальное внимание. В первую очередь это связано с повышенным напряжением прибора. Встроенный генератор обладает выходной мощностью, достаточной не только для проверки изоляции, но и для получения серьезной электротравмы. Поэтому, в соответствии с правилами электробезопасности, использовать мегаомметр могут только подготовленные и обученные специалисты, не менее чем с 3-й группой допуска.
В процессе замеров повышенное напряжение охватывает проверяемый участок, а также клеммы и соединительные провода. Защита от этого обеспечивается щупами, имеющими усиленную изолированную поверхность. Они предназначены для установки на измерительные провода. Концы щупов ограничены запретной зоной с помощью предохранительных колец. Таким образом, предупреждается касание к ним открытых частей тела.
Для выполнения измерения на измерительных щупах предусмотрена специальная рабочая зона, за которую можно смело браться руками. Непосредственное подключение к схеме осуществляется зажимами крокодил с хорошей изоляцией. Запрещается использование других типов проводов и щупов. При выполнении измерительных работ, людей не должно быть на всем проверяемом участке. Данный вопрос особенно актуален в тех случаях, когда сопротивление изоляции измеряется в длинномерных кабелях, протяженностью до нескольких километров.
Влияние наведенного напряжения
Электрическая энергия, проходящая по проводам ЛЭП, создает значительное магнитное поле. Оно изменяется в соответствии с синусоидальным законом и способствует наведению в металлических проводниках вторичной электродвижущей силы и тока I2. В случае большой протяженности кабеля, наведенное напряжение достигает значительной величины.
Данный фактор оказывает существенное влияние на точность проводимых измерений. Дело в том, что в этом случае неизвестна величина и направление электрического тока, протекающего через измерительный прибор. Данный ток появляется под влиянием наведенного напряжения и его значение добавляется к собственным показаниям мегаомметра, полученным через калиброванное напряжение генератора. В итоге образуется сумма двух неизвестных токовых величин, и данная метрологическая задача становится неразрешимой. Поэтому измерение сопротивления изоляции сетей при наличии любого напряжения является совершенно бессмысленным занятием.
Пристальное внимание к наведенному напряжению объясняется реальной возможностью электрического травматизма. Поэтому все работники должны строго соблюдать установленные правила безопасности.
Действие остаточного напряжения
При выдаче генератором мегаомметра напряжения, поступающего в измеряемую сеть, между проводом и контуром заземления возникает разность потенциалов. Это приводит к образованию емкости, наделенной определенным зарядом.
После того как измерительный провод отключается, цепь мегаомметра становится разорванной. За счет этого потенциал частично сохраняется, поскольку в проводе или шине создается емкостной заряд. В случае касания этого участка, человек может получить электротравму от разряда тока, проходящего через тело. Для того чтобы избежать подобных неприятностей, следует использовать переносное заземление. Его рукоятка должна быть заизолирована, что дает возможность безопасно снимать емкостное напряжение.
Перед тем как подключать мегаомметр для замеров изоляции, необходимо чтобы в проверяемой схеме отсутствовал остаточный заряд или напряжение. Для этого существуют специальные индикаторы или вольтметр с соответствующим номиналом. С помощью мегаомметра можно выполнять самые разные замеры. Например, изоляция в десятижильном кабеле вначале проверяется относительно земли, а затем измеряется каждая жила. Качество изоляции определяется по очереди между всеми жилами. Во время каждого измерения следует использовать переносное заземление.
Чтобы обеспечить быструю и безопасную работу, заземляющий проводник изначально одним концом соединяется с контуром заземления. В таком положении он остается до конца работ. Другим концом проводник контактирует с изоляционной штангой. Именно при ее непосредственном участии накладывается заземление, чтобы снять остаточный заряд.
Безопасная эксплуатация мегаомметра
Любые измерения следует производить только исправным мегаомметром. Устройство должно быть испытанным в лаборатории, где проверяется его собственная изоляция и все комплектующие части. Для испытаний применяется повышенное напряжение, после чего мегаомметру выдается разрешение на работу в течение определенного, ограниченного срока.
С целью поверки мегаомметр направляется в метрологическую лабораторию, где специалисты определяют его класс точности. Прохождение контрольных замеров подтверждается клеймом, наносимым на корпус прибора. В процессе дальнейшей эксплуатации должна соблюдаться сохранность и целостность клейма, особенно даты и номера специалиста, проводившего поверку. В противном случае устройство автоматически попадет в категорию неисправных.
Правильная область применения также гарантирует безопасность при работе с мегаомметром. Перед каждым замером определяется величина выходного напряжения. В первую очередь устройство применяется для испытаний изоляции. С этой целью для проверяемого участка создаются экстремальные условия, когда производится подача не номинального, а завышенного напряжения. Временной период также довольно продолжительный. Это способствует своевременному выявлению возможных дефектов и недопущение их в последующей эксплуатации.
Каждая схема, подлежащая проверке, имеет свои особенности, влияющие на безопасную работу мегаомметра. Поэтому перед подачей на нужный участок высокого напряжения, нужно исключить все неисправности и поломки составляющих элементов. Современное оборудование буквально насыщено полупроводниками, конденсаторами, измерительными и микропроцессорными приборами. Они не рассчитаны на высокое напряжение, создаваемое генератором мегаомметра. Перед проверкой все подобные устройства шунтируются или вовсе извлекаются из схемы. По окончании замеров схема восстанавливается и приводится в рабочее состояние.
Сопротивление изоляции: как правильно измерить
Перед измерением сопротивления нужно внимательно изучить схему электроустановки, подготовить средства защиты и сам прибор в исправном состоянии. Проверяемый участок должен быть заранее выведен из работы.
Проверка исправности мегаомметра происходит следующим образом. Выводы измерительных проводов закорачиваются между собой. После этого к ним от генератора подается напряжение. В случае исправности прибора результаты измерений закороченной цепи равны нулю. Далее концы проводов разъединяются, отводятся в стороны, после чего делается повторный замер. В норме на шкале отображается символ бесконечности, показывающий сопротивление изоляции в воздушном промежутке между измерительными концами.
Непосредственное измерение сопротивления изоляции выполняется в строго определенной последовательности. Прежде всего, переносное заземление нужно подсоединить к контуру. Напряжение на проверяемом участке должно отсутствовать. Далее собирается схема измерения прибора, а переносное заземление снимается.
На схему подается калиброванное напряжение до того момента, пока не выровняется емкостный заряд. Далее фиксируется отсчет, после чего напряжение снимается. Чтобы снять остаточный заряд, накладывается переносное заземление. По окончании замеров соединительный провод отключается от схемы, а заземление снимается.
Для замера сопротивления изоляции мегаомметром используется наибольший предел МΩ. Если данной величины недостаточно, необходимо воспользоваться более точным диапазоном. Все дальнейшие цепочки измерений должны выполняться в такой же последовательности. Некоторые конструкции мегаомметров могут работать в прерывистом режиме. В этом случае на протяжении одной минуты выдается напряжение, после чего в течение двух минут выдерживается пауза.
При наличии в измерительных приборах стрелочного индикатора, для всех замеров используется горизонтальная ориентация корпуса. Нарушение этого требования приводит к дополнительным погрешностям. Современные цифровые мегаомметры могут работать в любом положении.