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耐壓測試儀的原理知識

耐壓測試儀的原理知識
耐壓測試儀基本原理　　耐壓測試儀的基本原理：把一個高于正常工作的電壓加在被測設備的絕緣體上，并持續一段規定的時間，如果其間的絕緣性足夠好，加在上面的電壓就只會產生很小的漏電流。如果一個被測設備絕緣體在規定的時間內，其漏電電流保持在規定的范圍內，就可以確定這個被測設備可以在正常的運行條件下**運行。

　　測試系統有三大模塊：程控電源模塊、信號采集調理模塊和計算機控制系統。

耐壓測試儀結構及組成

（1）升壓部分

　　調壓變壓器、升壓變壓器及升壓部分電源接通及切斷開關組成。

　　220V電壓通過接通，切斷開關加到調壓變壓器上調壓變壓器輸出連接升壓變壓器。用戶只需調節調壓器就可以控制升壓變壓器的輸出電壓。

（2）控制部分

　　電流取樣，時間電路、報警電路組成。控制部分當收到啟動信號，儀器立即在接通升壓部分電源。當收到被測回路電流超過設定值及發出聲光報警立即切斷升壓回路電源。當收到復位或者時間到信號后切斷升壓回路電源。

（3）顯示電路

　　顯示器顯示升壓變壓器輸出電壓值。顯示由電流取樣部分的電流值，及時間電路的時間值一般為***。

（4）程控耐壓測試儀

　　以上是傳統的耐電壓試驗儀的結構組成。隨著電子技術及單片，計算機技術飛速發展；程控耐壓測試儀這幾年也發展很快，程控耐壓儀與傳統的耐壓儀不同之處主要是升壓部分。程控耐壓儀高壓升壓不是通過市電由調壓器來調節，而是通過單片計算機控制產生一個50Hz或60Hz的正弦波信號再通過功率放大電路進行放大升壓，輸出電壓值也由單片計算機進行控制，其它部分原理與傳統耐壓儀差別不大。

耐壓測試儀的選用

　　選用耐壓儀*重要的是2個指標，*大輸出電壓值及*大報警電流值一定要大于你所需要的電壓值和報警電流值。一般被試產品標準中規定了施加高壓值及報警判定電流值。如果施加的電壓越高，報警判定電流越大，那么需要耐壓儀升壓變壓器功率就越大，一般耐壓儀升壓變壓器功率有0.2kVA、0.5kVA、1kVA、2kVA、3kVA等。*高電壓可以到幾萬伏。*大報警電流500mA-1000mA等。所以在選擇耐壓儀時一定要注意這2個指標。功率選太大就會造成浪費，選的太小耐壓試驗不能正確判斷合格與否。根據IEC414或（GB6738-86）中規定選擇耐壓儀的功率方法，我們認為是比較科學的。“首先將耐壓儀的輸出電壓調到規定值的50%，然后接上被試品，當觀測到的電壓降小于該電壓值的10%時，則認為耐壓儀的功率是足夠的。”也就是如果某一產品的耐壓試驗的電壓值為3000伏，先把耐壓儀的輸出電壓調到1500伏后接上被試品，如果此時耐壓儀輸出電壓下降的值不大于150伏，那么耐壓儀的功率是足夠的。被試品的帶電部分與外殼之間存在分布電容。電容存在一個CX容抗，當一個交流電壓施加在這CX電容兩端就會引成一個電流。

　　這個電流的大小與CX電容的容量成正比與施加的電壓值成正比，當這個電流大到或超過耐壓儀*大輸出電流時，這臺耐壓儀就不能正確判別試驗合格與否。

耐壓測試儀基本要求

　　測試電壓顯示—指針或數顯

　　泄漏電流顯示—指針或數顯

　　測試時間顯示—一般為0-99S

　　升壓形式—自動或手動

　　擊穿報警電流可設定應為全量程

　　報警形式聲光

　　誤差一般在±3%以內

耐壓測試儀操作規程

一、運行檢查測試

　　1、將0.7MΩ標準電阻的一端連接耐壓儀的地線.

　　2、接通電源，將儀器、報警漏電流設定在5mA.

　　3、開啟儀器，用測試棒擊標準電阻另一端，調整電壓在3410V至3590V內儀器發出報警，則判定該儀器處于正常工作狀態，若不在3410V至3590V范圍內儀器報警的，則儀器工作不正常.

　　4、當在運行檢查時發現設備功能失效，運行檢查結果不能滿足規定要求時，操作人員需將上一次運行檢查合格以來檢測過的產品重新進行檢測，并將儀器送去維修.

二、熟悉儀器的各項性能及操作要求

　　應由固定崗位人員操作、非本崗位人員嚴禁操作.

三、操作步驟

　　操作者坐椅和腳下必須墊好橡膠絕緣墊，只有在測試燈熄滅狀態下，無高壓輸出方可進行被測機型連接或拆卸操作.

　　1．測試前對儀器進行校準，(方法：漏電電流5mA狀態下，用700KΩ陶瓷電阻跨接于地線夾同高壓測試棒探頭之間至儀器報警為準.

　　2.連接被測機型是在確定電壓表指定為“0”，測試燈滅狀態下將儀器地線夾夾緊被測機散熱架，并按下被測機型的電源開關.

　　3.設定儀器測試條件：A、電壓：3500V；B、漏電流：5mA；C、測試時間定時為：流水線生產時4秒.

　　4.將測試棒探頭緊貼電源線頭的任一交流輸入金屬插片.

　　5.按下啟動鍵觀察測試結果，在設定時間內，超漏燈不亮，測被測機型為合格.

　　6.如果被測機型超過設定漏電流值，則儀器自動切斷輸出電壓，同時鋒鳴器報警，超漏燈亮，則被測機型為不合格，按下復位鍵即可**報警聲，再測試時應重新按啟動鍵.

四、使用注意事項

　　1.操作者腳下墊絕緣橡皮墊，戴絕緣手套，以防高壓電擊造成生命危險；

　　2.儀器必須可靠接地；

　　3.在連接被測體時，必須保證高壓輸出“0”及在“復位”狀態；

　　4.測試時，儀器接地端與被測體要可靠相接，嚴禁開路；

　　5.切勿將輸出地線與交流電源線短路，以免外殼帶有高壓，造成危險；

　　6.盡可能避免高壓輸出端與地線短路，以防發生意外；

　　7.測試燈、超漏燈、一旦損壞，必須立即更換，以防造成誤判；

　　8.排除故障時，必須切斷電源；

　　9.儀器空載調整高壓時，漏電流指示表頭有起始電流，均屬正常，不影響測試精度.

　　10.儀器避免陽光正面直射，不要在高溫潮濕多塵的環境中使用或存放.

五、保養與操作規范

　　注意儀器保養，操作人員離開崗位必須斷開儀器電源.

耐壓測試的原理

　　耐壓測試是指對各種電器裝置、絕緣材料和絕緣結構的耐受電壓能力進行的測試。在不破壞絕緣材料性能的情況下，對絕緣材料或絕緣結構施加高電壓的過程稱為耐壓試驗。一般來講，耐壓測試主要目的是檢查絕緣耐受工作電壓或過電壓的能力，進而檢驗產品設備的絕緣性能是否符合**標準。

　　耐壓測試的基本原理：把一個高于正常工作的電壓加在被測設備的絕緣體上，并持續一段規定的時間，如果其間的絕緣性足夠好，加在上面的電壓就只會產生很小的漏電流。如果一個被測設備絕緣體在規定的時間內，其漏電電流保持在規定的范圍內，就可以確定這個被測設備可以在正常的運行條件下**運行。進行耐壓測試時，技術規格不同被測試品，測量標準也就不同。對一般被測設備，耐壓測試是測量火線與機殼之間的漏電流值，基本規定是：以兩倍于被測物的工作電壓再加1000V作為測試的標準電壓。部分產品的測試電壓可能高于這一規定值。按照IEC61010的規定，測試電壓必須在5s內逐漸地上升到所要求的試驗電壓值（例如5kV等），保證試驗電壓值穩定加在被測絕緣體上不少于5s，此時所測回路的漏電流值與標準規定的泄漏電流閾值相比較，就可以判斷被測產品的絕緣性能是否符合標準。測試結束后，試驗電壓必須在規定的時間內逐漸地降至零。

耐壓測試系統設計

　　測試系統有三大模塊：程控電源模塊、信號采集調理模塊和計算機控制系統。

程控電源模塊

　　由輸出位0V~140V的程控電源和高壓變壓器構成，在單片機ADCm842控制下程控電源輸出電壓經變壓器升壓可以得到設定的輸出電壓值。

信號采集調理模塊

　　包括傳感器、信號調理電路和過電流保護電路，測試回路漏電流通過傳感器進入信號采集和調理電路，在信號采集和調理電路中對漏電流信號進行I/V轉換變成滿足A/D輸入范圍的電壓信號。過流保護電路在試品或電路故障時啟動。

計算機控制系統

　　單片機ADCm842和計算機構成PC計算機控制系統,控制測試過程電壓升降、A/D轉換、數據的處理和分析。

1、信號采集和調理模塊設計

　　耐壓測試需要監測的參數是：變壓器輸出高電壓的值和測試回路的漏電流值（如圖2）。測試系統中所使用的升壓變壓器二次繞組有0~5000V和0~5V兩路電壓輸出，當變壓器二次繞組高壓輸出從0V到5000V變化時，變壓器二次繞組低壓輸出從0V到5V之間變化，兩路輸出之間具有良好的線性關系。測試開始在設定的升壓時間間隔內，變壓器二次繞組低壓側輸出的電壓經隔離變壓器和信號調理電路后進入單片機ADCm842，單片機ADCm842中的12位ADC以每秒42萬次轉換速度進行高速A/D轉換，A/D轉換后的數字量傳送給計算機并與計算機設定值相比較，直到輸出電壓符合設定電壓值，我們就認為實際輸出測試電壓滿足了我們設定值的要求。

　　耐壓測試系統漏電流的測試范圍是0mA ~20mA，測試開始時，被測設備漏電流通過電流互感器，然后經I/V轉換電路將采樣電流轉換成電壓在單片機內進行相應的A/D轉換和計算，*終得到被測設備在設定電壓條件下的泄漏電流值，通過和**標準規定的泄漏電流值相比較，就可以檢驗設備耐壓測試是否合格。實際測試時，在電流互感器二次側設計了過流保護電路，當有過流情況出現時，例如被測設備被擊穿或者被測設備絕緣缺陷，電源迅速被切斷，測試被終止以保護測試系統不被損壞。

　　常規的信號調理部分采用真有效值的模擬運算，泄漏電流信號的有效值和峰值運算都是由硬件電路完成后輸入單片機或計算機的。這種信號調理方式*終只能獲得泄漏電流信號的峰值或有效值。這種方法不僅精度不高而且損失了頻率信息，不能真實的復現泄漏電流的實際波形。本系統采用了高速的A/D轉換將交流電壓值直接采集進計算機，按照用戶要求計算出峰值和有效值，并且畫出實時的漏電流波形使用戶能直觀的監測漏電流情況。計算機還可以進行軟件校正，去除漂移、失調造成的誤差。按照實際情況還可以采用數字濾波的方式去除高頻干擾，這種信號調理方式簡化了硬件電路，成本較低，測試精度高，測試穩定性好。由于耐壓測試的試驗電壓較高，為了保證試驗的**性，在測試過程中要保證測試系統機箱外殼良好的接地。

2、程控電源模塊的設計

　　由于在實際的耐壓測試中，對不同產品可能要求施加不同的測試電壓，這就要求耐壓測試系統輸出測試電壓是可調的。PWM(Pulse Width Modulation)是控制逆變電源以實現可調電壓的輸出的主要方法之一。PWM控制的理論基礎建立在采樣控制理論的一個重要結論上，即：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同。SPWM波形就是把正弦波用等幅不等寬的脈沖代替，脈沖中點與正弦等分中點重合，且與相對應的正弦面積相等，各脈沖的寬度按正弦規律變化。SPWM波的產生有很多方法，可以由專用集成芯片或通用電路組合產生，也可以由單片機產生。本系統采用單片機ATMEGA16L產生SPWM波，利用單片機ATMEGA16L的內部的累加器和比較器通調節占空比在PC4口輸出SPWM波。

　　程控電壓源采用單向220V工頻交流電經過橋式整流獲得直流電壓，經過濾波后為逆變電路提供穩定的直流電。同時由單片機產生的單相SPWM波經過非門產生一路和單片機輸出相位互補的SPWM波，這兩路互補的SPWM波分別經過單穩電路和隔離驅動電路后就可以產生兩路相位互補的門級觸發脈沖序列可以控制的通斷。*終由IGBT構成的逆變橋輸出經低通濾波可得到標準正弦波，正弦電壓幅值0V~140V可調。

3、計算機控制系統及軟件設計

　　耐壓測試以高性能單片機ADCm842為核心組成計算機控制系統。ADCm842內部集成了12位A/D和D/A轉換器，具有DMA控制器可完成A/D轉換到RAM的高速轉換。ADCm842具有優越的8052內核，峰值效率每秒可執行20兆指令。ADCm842內部有多大62KB的片內程序閃存；4KB的片內數據閃存，可擦寫10萬次的2.3KB的片內數據RAM。測試系統的單片機采用C51編程對測試進行控制和數據的處理，PC計算機主要提供人機交互的界面。這種測試系統應用起來靈活方便。

　　測試控制系統包括對電壓源的控制、數據的采集、A/D轉換、數據分析、數據輸出和顯示、數據存儲等，同時耐壓測試系統軟件可實現測試前自檢，自動消除可能的誤差因素和對故障報警等功能。通過軟件實現對測試電壓的準確控制。當測試電壓達到測試要求值時，啟動測試。軟件按照IEC61010中的測試標準對電壓進行控制。計算機采用VC++編程，測試界面直觀操作方便。用戶可以按照實際測試設置不同的測試時間和泄漏電流閾值，可以監視測試進度并顯示測試結果，如果在測試過程中發生被測樣品擊穿現象或其它可能的過流現象，測試儀的輸出電壓能迅速降為零，并發出報警信號。

　　實際測試選用0.5級的ZX117A型可調高壓電阻箱作為標準被測件，通過單片機控制輸出電壓升到設定值，用南京長勝的CS1940型數字高壓表監視電壓輸出，輸出電壓的誤差不超過±1.5%。使用美國安捷倫的六位半數字萬用表A-34401A測量系統漏電流，以漏電流的計算值為標準評價本系統的測試精度，按照*新國際標準IEC61010，以不同高電壓施加在相同電阻上分別進行漏電流測試，測試結果表明，測量數據的重復性較好，漏電流的測試誤差為±（1.5%±0.05mA）。

　　絕緣耐壓測試儀測量范圍耐壓AC0～5kV/100mA 絕緣DC250V 500V 1000V 1～9999MΩ 性能特點性能提升的絕緣耐壓測試儀測試電壓、時間、漏電流、絕緣電阻全數顯，準確美觀測量絕緣電阻值高達1010Ω 智能、單片機控制、測試絕緣電阻、電壓、漏電流、時間可任意調節，范圍廣、準確度高既可測試產品的電阻、電壓也可對合格、不合格品進行篩選、聲光報警技術參數輸出電壓AC 0～5kV ±3％，任意調節擊穿電流AC 0～100mA ±5％，任意設定定　時1～99s， ±3％，手控絕緣電阻測試電壓DC 250V/500V/1000V，測量范圍1～9999MΩ，±3％～±5％，任意設定變壓器容量750VA 主要功能I/W、W/I自動轉換，手動/自動，單片微處理器控制測試，合格/不合格聲光報警，擊穿保護等功能。

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