Jak se měří izolační odpor

Jak pracuje tester izolačního odporu  

Měřič izolace Megger je přenosný přístroj, který poskytuje přímo hodnoty izolačního odporu v ohmech, megaohmech, gigaohmech nebo teraohmech (v závislosti na vybraném

modelu), nezávisle na vybraném zkušebním napětí. Pro dobrou izolaci je obvyklá hodnota odporu v megaohmech nebo vyšší. Měřič izolace Megger je v podstatě tester odporu s velmi velkým rozsahem (ohmmetr) se zabudovaným stejnosměrným generátorem.

Generátor přístroje, který může být poháněný klikou, akumulátorem nebo ze sítě, vytváří vysoké stejnosměrné napětí, které způsobuje průchod nízkých proudů skrz a po povrchu měřené izolace. Celkový proud se měří ohmmetrem, který má analogovou stupnici, digitální displej, nebo obojí. 

Složky zkušebního proudu 

Pokud na kus izolace přiložíme zkušební napětí, pak změřením výsledného proudu a použitím Ohmova zákona (R=U/I) můžeme vypočítat odpor izolace. Bohužel protéká více než jeden proud, což situaci komplikuje. 

Nabíjecí proud kapacity 

Všichni známe proud nutný k nabití kapacity měřené izolace. Tento proud je zpočátku velký, ale trvá relativně krátce, exponenciálně klesá k hodnotě blížící se nule s tím, jak se měřený objekt nabíjí. Izolační materiál se nabíjí stejně jako dielektrikum v kondenzátoru. 

Absorpční nebo polarizační proud 

Absorpční proud se skládá až ze tří složek, které se zmenšující se rychlostí klesají k hodnotě blízké nule v průběhu několika minut.  

První složka je způsobena obecným proudem volných elektronů skrz izolaci vlivem elektrického pole. 

Druhá je způsobena deformací molekul, kdy přiložené elektrické pole přitáhne záporný náboj elektronů v obalu rotujících kolem jádra směrem ke kladnému napětí. 

Třetí složka vzniká natočením polarizovaných molekul v přiloženém elektrickém poli, viz obrázek 1. Natočení je v neutrálním stavu náhodné, ale při přiložení elektrického pole se polarizované molekuly více nebo méně natočí podle tohoto pole. 

Obrázek 1: Natočení polarizovaných molekul 

Tyto tři proudy se obecně považují za jeden proud a jsou ovlivněny hlavně typem a stavem pojiva použitého v izolaci. I když se absorpční proud blíží k nule, tento proces trvá mnohem déle než u kapacitního proudu.  

Orientační polarizace je silnější při přítomnosti absorbované vlhkosti, protože materiály jsou pak více polarizované. To zvyšuje stupeň polarizace. Depolymerace izolace vede také k nárůstu absorpčního proudu. Ne u všech materiálů jsou přítomny všechny tři složky, například materiály, jako je polyetylen, vykazují malou až žádnou polarizační absorpci. 

Povrchový svodový proud 

Povrchový svodový proud je způsoben tím, že na povrchu izolace jsou soli nebo vlhkost. Tento proud je v čase konstantní a závisí na stupni ionizace, který závisí na teplotě. Často je jako samostatný proud ignorován a shrnuje se společně s vodivostním proudem (viz níže) jako celkový svodový proud.

Vodivostní proud

Vodivostní proud napříč izolací je stabilní a obvykle je představován velmi vysokou hodnotou odporu paralelně s kapacitou izolace. Je složkou svodového proudu, který naměříme po plném nabití izolace a absorpci. Zahrnuje povrchový svodový proud, který lze snížit nebo eliminovat použitím ochranné svorky.

Graf na obrázku 2 ukazuje povahu každé komponenty proudu vzhledem k času. 

Obrázek 2: Složky zkušebního proudu 

Celkový proud je součtem těchto komponent. (Svodový proud je zobrazen jako jeden proud.) Tento proud lze změřit mikroampérmetrem, nebo lze pomocí měřiče izolace Megger změřit příslušnou hodnotu v megaohmech při určitém napětí. Některé přístroje nabízí na výběr zobrazení měřené hodnoty proudu nebo odporu.  

Protože celkový proud závisí na době, po kterou je přiloženo napětí, Ohmův zákon (R = U/I) teoreticky platí pouze v čase nekonečno (takže by se muselo čekat do nekonečna na provedení měření). Také velmi závisí na startu ze základního stavu úplného vybití. Prvním krokem v jakémkoliv měření izolace je proto zajištění, že izolace je zcela vybitá.

Mějte na paměti: Nabíjecí proud relativně rychle zaniká s tím, jak se měřené zařízení nabíjí. Větší zařízení s vyšší kapacitou se budou nabíjet déle. Tento proud znamená ukládání energie, a proto musí být z bezpečnostních důvodů po měření vybit. Vybití této energie je naštěstí relativně rychlé. Absorpční proud při měření klesá relativně pomaleji v závislosti na přesné povaze izolace. Tato uložená energie musí být také po měření vybita, a k tomu je třeba mnohem delší čas než u nabíjecího proudu kapacity.