SPOSÓB POMIARU REZYSTANCJI IZOLACJI

Działa tester rezystancji izolacji

Tester izolacji Megger® to przenośne urządzenie, które umożliwia bezpośredni odczyt rezystancji izolacji w omach, megaomach, gigaomach lub teraomach (w zależności od wybranego modelu) niezależnie od wybranego napięcia testowego. W celu zapewnienia dobrej izolacji rezystancja jest zazwyczaj odczytywana w megaomach lub w jeszcze wyższym zakresie. Tester izolacji Megger jest w zasadzie miernikiem rezystancji wysokiego zakresu (omomierzem) z wbudowanym generatorem prądu stałego. 
Generator instrumentu zasilanego przez ręczną korbę, akumulator lub zasilanie sieciowe, wytwarza wysokie napięcie prądu stałego, które powoduje powstanie wielu małych prądów, przepływających przez i nad powierzchniami testowanej izolacji. Prąd całkowity jest mierzony przez omomierz, który obsługuje skalę analogową, odczyt cyfrowy lub oba te układy.

Elementy prądu testowego

Jeśli przyłożymy napięcie testowe do części izolacji, a następnie zmierzymy prąd wynikowy i zastosujemy prawo Ohma (R = E/I), możemy obliczyć rezystancję izolacji. Niestety przepływa więcej niż jeden prąd, co komplikuje sprawę.

Pojemnościowy prąd ładowania

Wszyscy znamy prąd wymagany do naładowania pojemności testowanej izolacji. Prąd ten jest początkowo duży, ale przepływa stosunkowo krótko i spada wykładniczo do wartości zbliżonej do zera, gdy testowany element jest naładowany. Materiał izolacyjny zostanie naładowany w taki sam sposób, jak dielektryk w kondensatorze.

Prąd absorpcji lub polaryzacji

W rzeczywistości prąd absorpcji składa się z nawet trzech składników, które opadają w malejącym tempie do wartości zbliżonej do zera w ciągu kilku minut. 
Pierwszy z nich jest spowodowany ogólnym dryftem wolnych elektronów przez izolację pod wpływem pola elektrycznego.

Drugi jest spowodowany zniekształceniem molekularnym, w wyniku którego narzucone pole elektryczne zniekształca ujemny ładunek powłok elektronowych krążących wokół jądra w kierunku dodatniego napięcia. 
Trzeci jest spowodowany wyrównaniem spolaryzowanych molekuł w przyłożonym polu elektrycznym, patrz rysunek 1. Takie wyrównanie jest dość przypadkowe w stanie neutralnym, ale gdy zostanie przyłożone pole elektryczne, te spolaryzowane molekuły pokrywają się w większym lub mniejszym zakresie z polem.

Rysunek 1: Wyrównanie spolaryzowanych molekuł

Te trzy prądy są zwykle uważane za jeden prąd i głównie zależą od typu i stanu materiału wiążącego używanego w izolacji. Chociaż wartość prądu absorpcji zbliża się do zera, proces trwa znacznie dłużej niż w przypadku prądu pojemnościowego.

Polaryzacja orientacyjna zwiększa się w obecności pochłoniętej wilgoci, ponieważ zanieczyszczone materiały są bardziej spolaryzowane. Zwiększa to stopień polaryzacji. Depolimeryzacja izolacji prowadzi również do zwiększenia prądu absorpcji.

Nie wszystkie materiały zawierają wszystkie trzy składniki i, w istocie, materiał, taki jak polietylen, wykazuje niewielką absorpcję polaryzacji, o ile w ogóle.

Prąd upływu powierzchniowego

Prąd upływu powierzchniowego występuje, ponieważ powierzchnia izolacji jest zanieczyszczona wilgocią lub solami. Prąd jest stały w czasie i zależy od występującego stopnia jonizacji, który sam w sobie zależy od temperatury. Często jest on ignorowany jako oddzielny prąd i jest dołączany do prądu przewodzenia poniżej jako całkowity prąd upływu.

Prąd przewodzenia

Prąd przewodzenia jest stały w całej izolacji i zwykle reprezentowany przez rezystor o bardzo wysokiej wartości połączony równolegle z pojemnością izolacji. Jest to element prądu upływowego, który jest prądem mierzonym, gdy izolacja jest w pełni naładowana i nastąpiła pełna absorpcja prądu. Należy pamiętać, że obejmuje to upływy powierzchniowe, które można zredukować lub wyeliminować za pomocą zacisku ochronnego (zostanie to omówione później).

Wykres na rysunku 2 przedstawia charakter każdego z komponentów prądu względem czasu.

Rysunek 2: Elementy prądu testowego

Prąd całkowity jest sumą tych składników. (Prąd upływowy jest pokazany jako jeden prąd). Jest to prąd, który może być mierzony bezpośrednio mikroamperomierzem lub w megaomach przy określonym napięciu za pomocą testera izolacji Megger. Niektóre przyrządy oferują alternatywne wyświetlanie pomiaru prądu lub rezystancji.

Ponieważ prąd całkowity zależy od czasu, w którym jest przyłożone napięcie, prawo Ohma (R = E/I) jest prawdziwe (teoretycznie) w nieskończonym czasie (co oznacza oczekiwanie w nieskończoność przed odczytem). Zależy to również w dużym stopniu od rozpoczęcia od podstawowego poziomu całkowitego rozładowania. Pierwszym krokiem każdego testu izolacji jest więc zapewnienie całkowitego rozładowania izolacji.

Uwaga: Prąd ładowania znika stosunkowo szybko po naładowaniu testowanego urządzenia. Większe urządzenia o większej pojemności wymagają dłuższego ładowania. Prąd ten to zmagazynowana energia, dlatego ze względów bezpieczeństwa musi ulec rozładowaniu po zakończeniu testu. Na szczęście rozładowywanie tej energii następuje stosunkowo szybko. Podczas testów prąd absorpcji zmniejsza się stosunkowo powoli, w zależności od parametrów typowych dla danej izolacji. Taka zmagazynowana energia musi być również uwolniona po zakończeniu testu i wymaga dużo dłuższego czasu na rozładowanie niż prąd ładowania pojemności.