絕緣電阻測試儀

儀表介紹

絕緣電阻測試儀，通常被稱為兆歐表或高阻計，廣泛用于測量發(fā)電機、馬達、電源變壓器、配線、電器和其它電氣裝置（如控制、信號、通信和電源的電纜）的絕緣電阻。它們往往被用于例行維護程序中來指示電機在數(shù)月或數(shù)年內(nèi)絕緣電阻的變化。絕緣電阻發(fā)生大的變化，就可能預(yù)示著潛在的故障。所以，就需要對兆歐表進行定期校準(zhǔn)，以確保儀表本身沒有隨時間發(fā)生變化。
兆歐表俗稱搖表，是電工常用的一種測量儀表。兆歐表主要用來檢查電氣設(shè)備、家用電器或電氣線路對地及相間的絕緣電阻，以保證這些設(shè)備、電器和線路工作在正常狀態(tài)，避免發(fā)生觸電傷亡及設(shè)備損壞等事故。兆歐表大多采用手搖發(fā)電機供電，故又稱搖表。它的刻度是以兆歐(MΩ)為單位的。

工作原理

兆歐表通過用一個電壓激勵被測裝置或網(wǎng)絡(luò)，然后測量激勵所產(chǎn)生的電流，利用歐姆定律測量出電阻。優(yōu)良的兆歐表校準(zhǔn)器包括各種可選的電阻器，這點與現(xiàn)代校準(zhǔn)器利用合成電阻功能提供的電阻器差別不大。兆歐表校準(zhǔn)器與直流/低頻校準(zhǔn)器的不同之處在于所需的電阻器范圍，以及耐受的電壓能力不同。例如，與數(shù)字多用表（DMM）上配備的歐姆表功能相比，這些電氣測試器在進行電阻測量時施加的電壓要高得多。兆歐表采用的電壓范圍通常從50 V 到高達5 kV；而典型數(shù)字多用表的電壓一般小于10 V。對于絕緣測試來說，需要測量的電阻值范圍很大，其上限可達到10 TΩ，所需的電壓更高。
幾乎所有的絕緣測試儀都采用直流電壓作為激勵，所以兆歐表校準(zhǔn)器的交流要求很少。許多兆歐表為兩端設(shè)備，它提供一個電壓，并測量由被測設(shè)備所決定的電流。量程達到1 TΩ 以及更高的兆歐表通常具有第三個端子，稱為保護端（Guard），對于消除泄漏通路以及被測未知電阻Rx 的并聯(lián)元件非常有用。保護端的目的是消除可能會產(chǎn)生的泄漏電流來選擇性地將輸出寄生電阻性元件的影響減小為零。
校準(zhǔn)這些儀器時的一個主要問題是找到合適的電阻器，當(dāng)然是首先要足夠；還需要電阻值足夠大，使其能夠承受高直流電壓。此外，對于應(yīng)該采用什么樣的電阻值來進行校準(zhǔn)，兆歐表制造商并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以就需要各種各樣的電阻值。通過了解各種不同的絕緣測試儀，可以知道它們需要不同的性能檢查點。例如，某個測試儀需要測試50 kΩ，而另一款測試儀則需要測試60 kΩ，再一款又需要測試100 kΩ，等等。
“通用”的多功能電氣/電子校準(zhǔn)器不能用于校準(zhǔn)絕緣電阻測試儀，因為它們的電阻器通常僅僅能夠處理有限的電壓，常常高不過20 V。絕緣電阻校準(zhǔn)器所面臨的挑戰(zhàn)是將這些特殊需要集成到一款經(jīng)濟、緊湊和便攜的解決方案中。

合成電阻

合成電阻的方法由于受到設(shè)計成本和尺寸規(guī)格的限制被排除在外。采用的是分立式高壓電阻器矩陣的方法，組成一個陣列，能夠提供500,000 多種電阻值輸出。在這種校準(zhǔn)器中，有8個范圍的電阻值，覆蓋了10 kΩ到10 GΩ 的范圍，每個范圍均能提供4.5 位的穩(wěn)定輸出。
收集合適的高壓電阻器并將其集成到一個儀器內(nèi)又存在另一項挑戰(zhàn)。這就是與歐盟CE認(rèn)證的一項強制性要求《低電壓指令》（Low Voltage Directive）相關(guān)的安全性標(biāo)準(zhǔn)挑戰(zhàn)。與儀器制造商相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)是EN 61010－ 測量、控制和實驗室用電氣設(shè)備的安全要求（Safety Requirements for Electrical Equipment for Measurement,Control and Laboratory Use）[2]。
低電壓指令要求將校準(zhǔn)器電壓限制為1,000 Vrms。那么如何校準(zhǔn)測試電壓高達5 kV 的兆歐表呢？這類儀器具有更寬的動態(tài)范圍，可測量高到10 TΩ 的電阻，并且提供了如上所述的保護端子，使其能夠準(zhǔn)確測量非常高的電阻值。幸運的是，這樣的保護配置可以使其本身形成一個電阻倍增器，能夠有效地將一個已知電阻倍增為1000 倍，如圖2的例子所示[3]。同樣重要的是，由于倍增器是一個分立、隔離、獨立的設(shè)備，可以滿足倍增器所需的高電壓，它已經(jīng)不是《低電壓指令》所管轄的范圍。

范圍通常從50 V 到高達5 kV；而典型數(shù)字多用表的電壓一般小于10 V。對于絕緣測試來說，需要測量的電阻值范圍很大，其上限可達到10 TΩ，所需的電壓更高。