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绝缘耐压测试仪原理

绝缘耐压测试仪原理

编辑:美端电气????来源:/????发布时间:2018-12-10 12:32????浏览量:

绝缘耐压测试仪原理

       绝缘(insulated)耐压测试(TestMeasure)仪原理(Maxim)
 
 绝缘耐压测试仪英文简称[Dielectric Withstand Voltage Test]
绝缘耐压测试仪先容

  绝缘耐压测试仪对各种高压电气设备、电器元件、绝缘材料进行工频或直流高压下的绝缘强度试验。   绝缘耐压测试仪是交流安全通用测试仪器(appliance),适合家用电器及低压电器的安全测试.漏电流(Electron flow)值由粗调和细调旋钮(knob)调节(adjust)。漏电流超差时自动切断测试电压,并发出声光报警(类型:警报器)信号。有外控端子。

  ◆电压裕度大,电量声小,局放小;   ◆采用新式绝缘材料。   
摘 要:文章简单先容了变压器感应绝缘耐压测试仪的组成原理及特点,并对其应用范围(fàn wéi)和应用方法(method)作了详细的说明,zui后结合5W小型变压器的测试实例先容功率判定变压器匝间短路的方法。   绝缘耐压测试仪检测(jiǎn cè)原理   相对于变压器的主绝缘即绕组与绕组之间以及绕组与铁芯之间的绝缘而言,变压器还有另外一项重要的绝缘性能指标――纵绝缘。纵绝缘是指变压器绕组具有不同电位的不同点和不同部位之间的绝缘,主要包括绕组匝间、层间和段间的绝缘性能,而国家标准和国际电工委员会(IEC)标准中规定的 ;感应耐压试验 ;则是专门用于检验变压器纵绝缘性能的测试方法之一。   
      变压器的纵绝缘主要依赖于绕组内的绝缘介质——漆包线本身的绝缘漆(说明:成膜物质在溶剂中胶体溶液的总称 )、变压器油、绝缘纸、浸渍漆和绝缘胶等等(不同种类的变压器可能包含其中一种或多种绝缘介质);纵绝缘电介质很难保证100%的纯净度,难免混含固体杂质、气泡或水份等,生产过程(process)中也会受到不同程度的损伤;
        变压器工作时的zui高场强集中在这些缺陷处,长期负载运作的温升又降低绝缘介质的击穿电压,造成局部放电,电介质通过外施交变电场吸取的功率即介质损耗会显著增加,导致电介质发热严重,介质电导增大,该部位的大电流也会产生热量,就会使电介质的温度继续升高,而温度的升高反过来又使电介质的电导增加。如此长期恶性循环下去,zui后导致电介质的热击穿和整个变压器的毁坏。这一故障表现在变压器的特性上就是空载电流和空载功耗显著增加,并且绕组有灼热、飞弧、振动和啸叫等不良现象。可见利用感应耐压试验检测出变压器是否含有纵绝缘缺陷是极其必要的。   
         感应耐压试验原理   变压器刚出产时,没有经过恶劣环境(environment)长时间的考验,外施其额定电压和频率(frequency)的电源作试验,绕组匝间、层间和段间的电压不足以达到电介质缺陷处的击穿电压难以造成这些绝缘缺陷处的放电和击穿,这种存在绝缘故障隐患的变压器与绝缘性能良好的同类变压器的空载电流和空载功耗没有太大的差别,故而难以发现这些隐患;   而感应耐压试验给变压器施加2倍额定电压以上的电压,可在纵绝缘缺陷处建立更高更集中的场强,绕组匝间、层间和段间的电压达到并超过电介质缺陷处的击穿电压;感应耐压试验给变压器施加频率在2倍的额定频率以上,较高的频率又可以大大降低固体电介质的击穿电压,使得绝缘缺陷更容易被击穿;感应耐压试验所规定的外施电压的作用时间亦可保证绝缘缺陷的击穿;故感应耐压试验可以可靠地检测出变压器纵绝缘性能的好坏。   感应耐压试验给变压器施加电源的频率之所以在2倍的额定频率以上,是因为:变压器的激磁电流i――主磁通振幅Фm的特性曲线一般设计在额定频率和额定电压下接近弯曲饱和部分(如图1所示),又因在电源频率不变的情况(Condition)下,主磁通Фm决定于外施电压U:   U= E=4.44WfФm Фm   U ――外施电源电压,V △Фm   E ――加电绕组的感应电动势,V   f ――外施电源频率,Hz   W――加电绕组的匝数,n   所以给变压器加2倍额定电压以上的电压 △i i   必然会导致铁芯严重饱和,主磁通Фm增大△Фm, 图 1   由图1可知激磁电流i会急剧增加,致使变压器发 热烧毁;为使变压器在加2倍压以上铁芯仍不饱和,则需要提高电源的频率至2倍频以上。   感应耐压试验给变压器原边加2倍压以上,2倍频以上的电源,变压器的主磁通会使原边和副边同时感应出感应电动势E1和E2,且分别是其额定工作状态下的2倍以上,所以感应耐压试验可以同时对主、副绕组进行纵绝缘性能的测试。当然,大家也完全可以根据需要从变压器的副边进行测试,不过所施加的电压应当是变压器额定工作状态下空载电压的2倍以上,频率同样是额定频率的2倍以上。   器专用感应绝缘耐压测试仪系统(system)组成原理   
        上海美端电气推出的变压器专用感应耐压测试仪是以in企业80c196kc单片机芯片作为系统的控制和运算核心,由测量电路(Electric circuit)、控制切换电路、功率模块及用户界面电路共同组成,其关键技术为变频(frequency conversion)调压和精密测量。   
       专用感应耐压测试仪AN96803产品特点   
       1、高精度电流、 功率测量   针对市场与技术调研结果,用户对于感应耐压测试中,小电流、小功率测试有很大的应用领域,AN96803提高了电流和功率测量显示的分辨率,电流低档0.5030.00mA分辨率0.01mA/高档30.0300.0mA分辨率0.1mA,电流高低档精度均为±(0.4%读数值+0.1%量程值),功率低档0.50W20.00W分辨率0.01W\\高档20W~300W分辨率0.1W,功率高低档误差均为±(0.8%读数值+0.2%量程值)。电流、功率可保证精度的量程由0.50mA300.0mA,0.50W300W可满足用户对测量精度的要求。   
        2、具有高精度有功功率测量,可更有效的协助用于某些微型电子变压器的匝间短路判定。   在微型电子变压器中,由于匝数多(数千匝以上),线径细(漆包导线直径(diameter)0.1mm以下),在短路数匝到数十匝的情况下,与正常的变压器相比,倍频倍压下的测试电流变化没有有功功率变化明显(短路10匝一般变化在50%左右),实验结果表明,有匝间短路的情况下,变压器的功率因数增大,有功功率增大,因此可作为微型电子变压器匝间短路判定的依据,更准确地对变压器的性能进行判断。下面5W小型变压器初级短路的测试报告数据(data)可表明这个问题。   因此,电流、功率、功率因数指标都可做为变压器匝间短路的判定依据,其中功率测量方法,可以作为zui好的判定依据。而且AN968测试仪由于采用感应耐压测试方式,进行无损检测,不对被测试负载造成破坏,在保证更优测试质量的前提下,可以更大的提高生产效率,降低原材料损耗。   所以上海美端电气SHMD968系列变压器感应耐压测试仪可以在保证无损检测的基础上更好更有效的检验出变压器的纵绝缘性能的好坏,更适用于变压器流水线、实验室检测。   详细内容请参看以下内容:   关于变压器匝间短路功率测量法先容   
    1、从理论分析(Analyse):   变压器空载电流公式   注: Ⅰco为铁损电流,与匝数无关, Ⅰφo为磁化电流,与变压器初级匝数成反比,如果变压器有短路匝,造成空载电流Ⅰo变大.   变压器空载损耗公式   注: Pco 铁损损耗, r1
  (20℃)为初级铜阻   从上述公式看,空载损耗与空载电流的平方成正比关系,这样与变压器初级匝数的平方成反比关系.因此,变压器有短路匝数时,空载损耗变化量要比空载电流变化量大得多。   5W小型变压器测试实例   
  

     由上述测试报告计算出短路时电流I和功率P相对于正常时即空载时电流I和功率P的变化率,即ΔI=I短路/I空载,ΔP=P短路/P空载,由此得出在各短路匝数和各电压频率下电流和功率相对于正常空载时的变化率,如图2所示,由图中曲线可以看出功率变化率均大于电流的变化率,而且随着短路匝数的增加功率的变化率大于电流的变化率的趋势(trend)更加明显,实验数据与理论公式相符。高压发生器采用了高频倍压电路,应用了最新的PWM高频脉宽调制技术,闭环调整,采用了电压大反馈,使电压稳定度大幅度提高。直流高压发生器具有多种保护功能,如:低压过流、低压过压、高压过流、高压过压、零位保护、不接地保护等。故障取样采用专用的传感器,动作时间为纳秒级,光隔离元件也为纳秒级,动作时间一般在10微秒可完全关断直流主回路,从而最大的保护了仪器不受损伤。直流高压发生器提供直流高压源,是专门用来检测电力器件的电气绝缘强度和泄漏电流。 智能直流高压发生器是根据中国行业标准ZBF 24003-90《便携式直流高压发生器通用技术条件》的要求,最新研究、设计、制造的,是新时代产品。
绝缘耐压测试仪上限电流的设定(shè dìng)与误判分析
  绝缘耐压测试仪的工作(job)原理就是对施加高压的被测物所产生的漏电流进行判定,此处的漏电流试验电压几倍甚至几十倍额定电压下被测物的漏电流,记为。而在绝缘耐压测试仪上设定的电流即为仪器的跳闸电流,记为。绝缘耐压测试仪一般耐压测试的状况,随测试电压上升而增大,当测试电压升到设定的电压上限,并保持60s时,在这过程中被测物绝缘没被击穿,也就是,绝缘耐压测试仪测试仪器将提示测试合格;反之,如果被测试物绝缘被击穿,此时流经被测物和仪器的电流,绝缘耐压测试仪将发出电流警报,表示测试不合格。绝缘耐压测试仪跳闸电流只是参考值而不是限定值,而的设定是为了判定绝缘是否被击穿,只作为一种指针,测试电压的设定才是限定指针(这一点大家在前面几期的电子报中曾经说明过)。的设定直接影响耐压试验的判定结果。若设定太小时,有可能(maybe)把合格品误判为不良品;另外一种就是将设定太大,将不良品误判为合格品。   绝缘耐压测试仪使用注意事项:首先,大部分绝缘耐压测试仪不具备防水功能,所以使用时注意防水,其次,电子产品(Product)一般很容易摔碎,所以提前的保护很重要。再次,绝缘耐压测试仪的传感器很敏感,极易损坏。   操作(operate)规程:   
  一、绝缘耐压测试仪接好仪器电源,打开电源开关,定时器显示窗口显示上一次设置数 ;XX ;电流/绝缘电阻显示窗口、电压显示窗口显示 ;8.8.8.8 ;之后仪器发出 ;嘀— ;一声,电流/绝缘电阻显示窗口、电压显示窗口显示 ;— ;仪器进入等待状态。   
  二、按功能键选择所需功能;   
  三、耐压试验前,先按下启动键,调节电压旋钮(knob),使输出电压达到所需值,再按复位键,使仪器处于等待状态;   
  四、将测试回路端经测量线连接被测物待测部位,测试高压端经高压测试夹(棒)连接被测物另一待测部位;   
  五、按击穿电流设置键和数字千位键、数字百位键、数字十位键设置击穿电流值;   
  六、绝缘耐压测试仪按绝缘设置键和数字千位键、数字百位键、数字十位键、数字个位键设置绝缘电阻下限值;   
        七、按绝缘电压设置键设置绝缘测试电压等级;   
  八、按定时设置键使定时设置指示灯亮,再按数字十位键、数字个位键设置定时值;   
  九、绝缘耐压测试仪按定时设置键使定时设置指示灯亮,再按数字十位键、数字个位键设置间隔值;   
  十、再按定时设置键贫下使定时设置指示灯亮;
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