Измерение сопротивлений и сопротивления изоляции

Измерение сопротивлений резисторов входит в объем почти всех видов пусконаладочных и эксплуатационных работ. При выполнении этих измерений выявляют целость токоведущих цепей электрических машин и аппаратов, обнаруживают обрывы катушек, параллельных ветвей, витковые замыкания, проверяют качество сварки, пайки и др.

Рис. I Схемы включения приборов для измерения методом амперметра и вольтметра сопротивлений:
а — малых, б — больших, в — очень малых, S — переключатель, GB — батарея, RK — реостат, РА — амперметр, Xi — Ха — зажимы.

Для измерения сопротивлений постоянному току используют разнообразные приборы и следующие методы: амперметра — вольтметра, электрического моста, микроомметра.
Метод амперметра и вольтметра применяют во всех случаях, когда не требуется особенно большой точности измерения. Этим методом удобно пользоваться при измерении сопротивлений, находящихся в рабочем режиме. Точность измерения определяется суммой погрешностей амперметра и вольтметра. Для получения достаточно точных результатов необходимо использовать приборы класса точности 0,5 с погрешностью не более 0,5 %. Пределы измерений приборов выбирают так, чтобы отсчеты показаний производились во второй половине их шкалы. Обычно в таких случаях применяют многопредельные вольтметры с пределами измерения напряжения в цепях постоянного тока от 0,045 до 300 В и тока от 0,03 до 30 А. Метод основан на законе Ома, согласно которому измеряемое сопротивление какого-либо проводника R равно напряжению на его зажимах U, деленному на ток, проходящий через проводник /:R = z=U/l. Таким образом, если пропустить через сопротивление ток и измерить его и напряжение на зажимах сопротивления, можно определить значение сопротивления.

Возможны две схемы включения вольтметра и амперметра для измерения сопротивления, показанные на рис. 1, а, б. При измерении очень малых сопротивлений используют милливольтметр PV, который во избежание погрешности от сопротивления соединительных проводов и переходных контактов подключают к потенциальным зажимам измеряемого сопротивления Xi — /V3 (рис. 1, в).
Метод амперметра и вольтметра дает правильные результаты при соблюдении следующих условий:
количество разъемных контактов в схеме измерения должно быть наименьшим;
источником постоянного тока должна быть сеть или аккумуляторная батарея достаточной емкости напряжением 4—12 В;

Рис 2 Схема измерительного моста постоянного тока.

Отсчеты показаний по обоим приборам должны выполняться одновременно двумя лицами по команде одного из них; сопротивление следует измерять при разных значениях тока; при измерениях повышенной точности надо выбирать приборы класса не ниже 0,5.
Для измерения сопротивлений (10-8—10+16 Ом) постоянному току с высокой точностью служат электрические мосты.

Измерительный мост, показанный на рис.. 2, состоит из трех резисторов R1, R2, Rc, которые вместе с измеряемым сопротивлением резистора Rm образуют четырехугольник АБВГ. В его диагонали включены батареи GB и гальванометр Р (чувствительный магнитоэлектрический прибор).
На рис. 3, а, б показаны общий вид и схема реохордного моста ММВ. Мосты, у которых сопротивления в плечах выполнены в виде калиброванной манганиновой проволоки, называют реохордом. Реохорд разделяется скользящим по нему контактом D на два плеча. Для измерения сопротивления Rк резистора Rx достаточно знать отношение сопротивлений R1/R2, поэтому на шкале скользящего контакта нанесены не значения сопротивлений Ri и Rг, а значения их отношений при различных положениях движка На шкале переключателя сопротивлений в плече сравнения г3 нанесены значения сопротивлений от 0,1 до 1000 Ом.

Для определения неизвестного сопротивления Rгх его подключают к зажимам / и 2, устанавливая вначале в плече сравнения R3 предполагаемое значение неизвестного сопротивления. Затем нажимают на кнопку 5 (S) и вращают ручку реохорда 3 до тех пор, пока стрелка гальванометра не установится на нулевую отметку. Измеряемое, сопротивление равно произведению отсчетов по шкале реохорда 3 и рукоятке переключателя 4 диапазонов измерения.

Мост ММВ относится к индикаторам сопротивления и предназначен для технических измерений сопротивлений. Источником питания индикатора служит батарея 3336. При измерении сопротивлений меньше i Ом учитывают сопротивление соединительных проводников.
Для более точного измерения сопротивлений в практике наладочных работ широко применяют мосты постоянного тока Р 316, УМВ, РЗЗЗ.

Для измерения малых сопротивлений применяют микроомметр, который дает эффект при большом количестве измерений, например: переходных сопротивлений контактов ошиновки, масляных выключателей, сопротивлений между соседними парами коллекторных пластин электрических машин и другого электрооборудования.

Рис. 3. Малогабаритный мост: а— общий вид, б — схема.

При наладочных работах используют микроомметры Ф415, Ф4104.
Сопротивление изоляции электрических цепей, машин и аппаратов — важнейший показатель состояния электроустановки.

Это сопротивление измеряют с помощью мегаомметра, учитывая, что его значение в значительной мере зависит от времени, через которое сделан отсчет. Поэтому за измеренное сопротивление изоляции принимают установившееся значение, которое наступает через 1 мин после приложения напряжения. Измерения должны производиться в соответствии с действующими правилами техники безопасности лицами с требуемой квалификационной группой.
При оценке состояния сопротивления изоляции пользуются методом абсорбции. При этом сравниваются показания мегаомметра, полученные через 15 и 60 с после приложения напряжения к изоляции. В качестве показателя для сравнения принимают отношение (коэффициент абсорбции)

Кза = R60/R15,

Где, R60 и R15 — сопротивления изоляции, отсчитанные через 60 и 15 с после приложения напряжения к изоляции.

Значение коэффициента абсорбции сравнивают с предыдущими измерениями. В процессе наладочных работ измерения этого коэффициента выполняют при положительной температуре (не ниже 10 °С). При 15—30°С для неувлажненных обмоток он находится в пределах 1,3—2. Увлажненные обмотки имеют коэффициент абсорбции, близкий к единице.
Перед началом измерений во избежание погрешностей необходимо принять следующие меры: удалить пыль, очистить изоляторы, устранить сырость. Измерение производят мегаомметром на 1000 или 2500 В.

При выполнении наладочных работ широко применяют мегаомметры различных типов и напряжений (на 100, 500, 1000 и 2500 В). Схемы мегаомметров приведены на рис. 4. Мегаомметр М4100/1—4 (рис. 4, а) состоит из измерительного механизма Р со шкалой, проградуированной в омах или мегаомах, выпрямителя UD и генератора G постоянного или переменного тока с последующим выпрямлением, резисторов Rl — R4 и конденсаторов Cl, С2. Преобразование переменного тока в постоянный необходимо потому, что при испытаниях показания приборов зависели бы не только от измеряемого сопротивления изоляции, но и от емкостного сопротивления испытываемой цепи, особенно это относится к кабельным и воздушным линиям, имеющим большую емкость.

Рис. 4. Схемы мегомметров: а — М4100/1—4. 5 — М4100/ 5

Измерительный механизм изготовляют в виде двухрамочного магнитоэлектрического логометра. Измеряемое сопротивление включают между зажимами Л (линия) и 3 (земля) и вращают рукой рукоятку якоря генератора. Ток, генерируемый генератором, проходит по двум параллельным ветвям. Одна часть тока протекает от выпрямителя UD через сопротивления резисторов Rl, R2 и одну из обмоток измерительного механизма. Значение этого тока не зависит от значения измеряемого сопротивления. Другая часть тока протекает через вторую обмотку измерительного механизма, измеряемое сопротивление изоляции и сопротивления резисторов R3, R4. Следовательно, значение тока в этой обмотке зависит от значения измеряемого сопротивления. Таким образом, отклонение стрелки измерительного механизма зависит от соотношения токов в его обмотках.

Поэтому при неизменном напряжении, развиваемом генератором, отклонение стрелки измерительного механизма зависит только от значения измеряемого сопротивления, что позволяет нанести на шкалу непосредственно Омы (или мегаомы и килоомы).

Якорь генератора достигает номинальной частоты при вращении рукоятки прибора с частотой 120 об/мин. На валу якоря помещен центробежный регулятор, обеспечивающий постоянство напряжения при увеличении частоты вращения якоря выше номинальной. На рис. 4, 6 показана электрическая схема мегаомметра М4100/5 на 2500 В, который по конструкции отличается от мегаомметра М4100/1—4 количеством конденсаторов и выпрямителем, собранным по схеме умножения напряжения.

Рис. 5. Схемы измерения сопротивления изоляции мегаомметрами: а — M4100/I—4 на пределе б — М4100/1 — 4 на пределе «кй», в — М4 100/5 на пределе «МЙ», г — М4100/5 на пределе «кй»

Для исключения влияний поверхностных токов утечки, которые могут исказить результаты измерения сопротивления изоляции, в схемах некоторых приборов предусмотрен специальный третий зажим Э (экран), который, присоединен непосредственно к выводу генератора (рис. 4,6). В этом случае токи по поверхности увлажненного изолятора отводятся в землю, минуя обмотки измерительного механизма. Линейный зажим Л защищен охранным изолирующим кольцом. Схемы измерения сопротивлений изоляции мегаомметрами М4100/1—5 приведены на рис. 5, а — г. При измерении на пределе kQ перемычку на одном из комплектных соединительных проводов подсоединяют к зажимам Л — 3, а измеряемое сопротивление — между зажимами 3 — /ей.
Технические характеристики мегаомметров М4100/1—5 приведены в табл. 1.
Перед измерениями необходимо убедиться в исправности мегаомметра. При вращении ручки генератора стрелка индикатора должна устанавливаться на отметку «с»» шкалы МОм, а при установке перемычки между выводами Л — 3 — на «0» этой же шкалы. В противном случае прибор считается неисправным.

Таблица I. Технические характеристики мегаомметров М 4100/1—5

Модификация	Пределы измерения	Рабочая часть шкалы	Номинальное выходное напряжение, В	Основная погрешность, % от длины рабочей шкалы
кОм	МОм	кОм	МОм
М 4100/1	0-200	0-100	0-200	0,01-20	100+10	1,0
М 4100/2	0-500	0-250	0 - 500	0,0-50	250 + 25	1,0
М 4100/3	0-1000	0 500	0-1000	0,05-100	500 + 50	1,0
М 4100/4	0-1000	0-1000	0-1000	0,2-200	1000+100	1,0
М4Н10/5	0-2000	0-2500	0-2000	0,5-1000	2500+250	1,0

Примечание. Технические показатели и схемы мегаомметров последних выпусков имеют незначительные изменения.

Запрещается приступать к измерениям, не убедившись в отсутствии напряжения па проверяемом объекте!

Рис. 6. Схема включения мегаомметра M4I00/5.

В зависимости от измеряемого сопротивления подключение производят к соответствующим зажимам, например для мегаомметров М 4100/5 так, как показано на рис. 6.
Измерения мегаомметром осуществляют два человека: один вращает рукоятку генератора, другой касается частей цепи, подлежащих измерению. Отсчет производится после того, как стрелка займет устойчивое положение.

При измерении изоляции высоковольтного оборудования следует пользоваться мегаомметром на 2500 В, а при измерении низковольтного оборудования — на 100, 500 и 1000 В.
При проверке изоляции электрооборудования следят за тем, чтобы не подать повышенное напряжение на детали и элементы электроустановок с пониженным испытательным напряжением (конденсаторы, выпрямители, микросхемы и пр.)