Mierniki rezystancji izolacji MIC-10 i MIC-30

Środa, 21 Wrzesień 2011

Fot. 1. Mierniki MIC-10 i MIC-30.

Pomiary rezystancji izolacji wykonuje się w celu zbadania faktycznego stanu izolacji instalacji oraz odbiorników energii elektrycznej. Ma to decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi oraz prawidłowe funkcjonowanie urządzeń elektrycznych. Poprawny stan izolacji jest gwarancją ochrony przed dotykiem bezpośrednim.

W wykonywaniu badań stanu izolacji kluczową sprawą jest systematyka. Pomiary te są stałym elementem prac kontrolno-pomiarowych i dzięki nim można wykryć pogarszający się stan instalacji elektrycznej. Pięć podstawowych elementów mających kluczowy wpływ na jej degradację to: narażenia elektryczne i mechaniczne, agresja chemiczna, narażenia termiczne oraz zanieczyszczenie środowiska. W czasie normalnej pracy instalacji i urządzeń elektrycznych już samo ich oddziaływanie ma wpływ na starzenie się izolacji.

Zaostrzenie norm i przepisów dotyczących bezpieczeństwa wymusiło konieczność zmian w konstrukcjach przyrządów pomiarowych. Ich owocem jest seria obudów firmy SONEL, gdzie wizualnie nastąpiła zmiana kształtu, ergonomii oraz kolorystyki. O wiele ważniejsze były zmiany w konstrukcji, dzięki którym mierniki zyskały nowy, dużo wyższy stopień ochrony obudowy IP oraz dużo wyższe kategorie pomiarowe.

Rys. 1. Zależność rezystancji izolacji od temperatury, czasu pomiaru oraz napięcia.

Cyfrowe mierniki rezystancji izolacji MIC–10 i MIC–30 przeznaczone są do bezpośredniego pomiaru rezystancji izolacji silników, urządzeń elektroenergetycznych, izolacji przewodów w instalacjach a także, ze względu na możliwość wyboru niskich napięć, w sieciach telekomunikacyjnych.

Dodatkowo przyrządy umożliwiają pomiar napięć stałych i przemiennych oraz pomiar pojemności badanego obiektu. Wszystkie wejścia pomiarowe wyposażone są w układy zabezpieczające miernik przed uszkodzeniami. Dzięki temu użytkownik może mieć pewność, że na skutek pojawienia się przypadkowego napięcia sieciowego (do 750 V) miernik nie zostanie uszkodzony. Przyrządy spełniają wymagania normy PN-EN 61557.

Do najważniejszych cech przyrządów MIC–10 i MIC–30 należą:

pomiar rezystancji izolacji: MIC–10 do 10 GΩ i MIC–30 do 100 GΩ,
napięcia pomiarowe wybierane w zakresie 50, 100, 250, 500, 1000 V, dodatkowo MIC–30 posiada płynną regulację w zakresie 50…1000 V co 10 V,
pomiar metodą 2- oraz 3-przewodową,
dla MIC–30 możliwy pomiar za pomocą adaptera w gnieździe sieciowym (automatyczny pomiar wszystkich kombinacji pomiarowych) i wskazywanie prądu upływu, jest to pierwszy miernik rezystancji izolacji na rynku umożliwiający wykonanie pomiarów w ten sposób,
samoczynne rozładowanie pojemności mierzonego obiektu po zakończeniu pomiaru rezystancji izolacji,
bezpośredni pomiar jednego lub dwóch współczynników absorpcji (MIC–30),
zapamiętywanie ustawionych wartości napięcia i czasów T1, T2 i T3 (MIC–30),
pomiar napięcia stałego i przemiennego,
pomiar pojemności badanego obiektu,
akustyczne wyznaczanie pięciosekundowych odcinków czasu ułatwiające zdjęcie charakterystyk czasowych przy pomiarze rezystancji izolacji,
pomiar ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych prądem ≥ 200 mA (zgodnie z normą PN-EN 61557-4) z autokalibracją przewodów pomiarowych,
pomiar rezystancji małym prądem z sygnalizacją akustyczną i optyczną,
odporność na zakłócenia,
stopień ochrony obudowy wg PN-EN 60529: IP67,
kategoria pomiarowa wg PN-EN 61010-1: IV 600 V (III 1000 V),
możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur od -10°C do +50°C,
pamięć 10 banków po 99 komórek oraz komunikacja z komputerem za pomocą interfejsu radiowego, w komórce rejestrowany jest kompletny wynik pomiaru (również w przypadku pomiaru w gnieździe za pomocą adaptera sieciowego),
wskazanie zużycia baterii/akumulatorów,
samoczynne wyłączenie się nieużywanego przyrządu (AUTO-OFF).

Obsługa przyrządu jest bardzo prosta, wręcz intuicyjna, co jest szczególnie ważne przy wykonywaniu większej ilości pomiarów. Wszelkie ustawienia trybów lub napięć pomiarowych dokonuje się, podobnie jak dla innych mierników SONEL, za pomocą przełącznika obrotowego.

Rys. 2. Prąd w izolacji podczas pomiaru:
1 - prąd całkowity, 2 - prąd ładowania pojemności, 3 - prąd absorpcji, 4 - prąd upływu.

Teoria pomiarów rezystancji izolacji

Rezystancja izolacji jest połączeniem równoległym rezystancji skrośnej zależnej od rodzaju materiału izolacyjnego i rezystancji powierzchniowej zależnej od czystości powierzchni. Jej wartość zależy od wielu czynników, m.in. temperatury, napięcia. Czynnikami, które głównie wpływają na pomiar parametrów charakteryzujących rezystancję izolacji są: wilgotność, temperatura, napięcie pomiarowe, czas pomiaru oraz czystość powierzchni materiału izolacyjnego.

Prąd upływu izolacji jest to mały prąd o charakterze rezystancyjnym, z którego można wyróżnić dwie składowe, czyli prąd płynący przez materiał izolacyjny i po powierzchni materiału izolacji. Prąd ten narasta szybko do stałej wartości i pozostaje niezmienny dla określonego napięcia pomiarowego. Zwiększenie prądu upływu może stać się w przyszłości źródłem uszkodzeń. Prąd upływu powinien być mierzony, gdy pojemność izolacji zostanie naładowana a zjawisko absorpcji ustanie. Prąd absorpcji, początkowo o znacznej wartości, po określonym czasie (dłuższym niż prąd pojemnościowy) dąży do zera.

Rys. 3. Pomiar rezystancji izolacji.

Pomiar rezystancji izolacji

Pomiar rezystancji izolacji polega na podaniu na zaciski mierzonego obiektu stałego napięcia pomiarowego U i określeniu płynącego w obwodzie pomiarowym prądu. Na tej podstawie procesor zainstalowany w mierniku wylicza wartość rezystancji izolacji. Napięcie pomiarowe jest wytwarzane przez programowalną przetwornicę o dużej sprawności i stabilności, nawet przy szerokiej dynamice obciążeń o charakterze rezystancyjno-pojemnościowym.

Mierniki wyposażone są w zabezpieczenie, które uniemożliwia wykonanie pomiaru w przypadku wykrycia napięcia na badanym obiekcie. MIC–30 posiada wbudowany zegar pozwalający prowadzić pomiary w ciągu określonego przez użytkownika czasu.

W trakcie pomiaru rezystancji izolacji jej wartość początkowo znacznie wzrasta, aby ustalić się przy pewnej wartości. Zjawisko to jest powodowane zmianami fizycznymi i strukturalnymi zachodzącymi w materiale izolacyjnym pod wpływem pola elektrycznego oraz przepływającego prądu. Izolowane części metalowe zachowują się jak kondensator - początkowo płynie przez nie prąd pojemnościowy o znacznej wartości. Po pewnym czasie prąd ten maleje do zera a szybkość jego zanikania zależy od pojemności badanego obiektu. Duże obiekty, które mają znaczną pojemność np. silniki, ładują się dłuższy czas. Zgromadzony ładunek w mierzonych obiektach stanowi poważne zagrożenie dla ludzi i zwierząt, dlatego po pomiarze musi być bezwzględnie rozładowany. Mierniki MIC–10 i MIC–30 posiadają układy do samoczynnego rozładowania mierzonego obiektu po zakończeniu pomiaru i jest to sygnalizowane odpowiednim komunikatem na wyświetlaczu przyrządu.

Bardzo często pomiary izolacji wykonuje się w warunkach trudnych środowiskowo. W celu wyeliminowania wpływu rezystancji powierzchniowej w silnikach, urządzeniach elektroenergetycznych, itp. stosuje się pomiar metodą trójprzewodową. Podczas pomiaru rezystancji izolacji np. przewodu koncentrycznego (antenowego) między jedną z żył a ekranem kabla, wpływ rezystancji powierzchniowych eliminuje się łącząc folię metalową nawiniętą na izolację mierzonej żyły z odpowiednim wejściem pomiarowym miernika. Dzięki temu ewentualny prąd, który popłynąłby po powierzchni kabla i fałszował wynik pomiaru, natrafi na ekran z folii i zostanie zniwelowany przez miernik. Podobnie postępuje się podczas pomiarów rezystancji izolacji silnika między dwiema żyłami. Wówczas żyły nie biorące udziału w pomiarze dołącza się do dodatkowego wejścia w mierniku.

Pomiar napięcia stałego i przemiennego

Ze względu na bezpieczeństwo użytkownika wykonywany jest również automatycznie pomiar napięcia podczas pomiaru rezystancji izolacji. W momencie wykrycia napięcia na obiekcie wyświetlana jest jego wartość oraz uniemożliwione jest wykonanie pomiaru.

Wyposażenie, akcesoria

Mierniki posiadają w wyposażeniu standardowym komplet przewodów pomiarowych, krokodylek i dwie sondy ostrzowe, pakiet baterii, w przypadku miernika MIC–30 przewód ekranowany oraz dodatkowo odbiornik radiowy OR-1 do komunikacji z komputerem. Komplet dostarczany jest w poręcznym i estetycznym futerale. Standardowo w zestawie każdy przyrząd zaopatrzony jest również w certyfikat kalibracji, kartę gwarancyjną oraz instrukcję obsługi. Do miernika MIC–30 dołączony jest program umożliwiający odczyt danych z pamięci do komputera, dodatkowo można doposażyć się w program komputerowy SONEL PE do tworzenia dokumentacji pomiarowej.

Nowoczesna obudowa, przemyślana konstrukcja, ergonomiczna obsługa, bardzo dobre parametry metrologiczne oraz bardzo korzystne ceny to najważniejsze czynniki przemawiające za tym, że MIC–10 oraz MIC–30 to bardzo ciekawa oferta dla osób wykonujących pomiary izolacji.

inż. Radosław Sobczyk