電器產(chǎn)品電氣絕緣性能檢驗

第五章電器產(chǎn)品電氣絕緣性能檢驗第一節(jié)概 述度、絕緣電阻和泄漏電流。這三項參數(shù)指標測量時，必需考慮可能消滅各種實際狀況中對測量環(huán)境等都作了明確的規(guī)定。一、絕緣電阻中或多或少存在著一些自由電荷大。做絕緣材料的絕緣電阻。它表示絕緣材料對電的絕緣力量，泄漏電流越大，絕緣電阻越小，可用兆歐(MΩ)作為測量單位。電器中兩個電極之間絕緣構(gòu)造的電阻，見圖5—1，在電極上加直流電壓U后，就會在絕緣材料上產(chǎn)生沿體積泄漏的電流I和沿外表泄漏的電流I，也即絕緣材料存在體積絕緣電阻v sRv和外表絕緣電阻R，絕緣構(gòu)造的絕緣電阻R，是外施直流電壓U和總泄漏電流I之比，即s jR=U/I (5－1)j(a)泄漏電流 〔b〕等效電路圖5—1絕緣構(gòu)造的泄漏電流和等效電路1—電極；2—絕緣材料由于I為I與I之和，所以：R＝RR/(R+R) (5－2)v s j v s v s體積絕緣電阻與絕緣材料內(nèi)部的狀況〔如雜質(zhì)、氣泡、組織不勻等〕及本身的溫度、濕度有關；外表絕緣電阻則與絕緣材料外表的狀況〔〕及外界的氣候條件有關。因此絕緣電阻不但與材料和雜質(zhì)的本性有關，還與外界溫度、濕度等條件有關。電阻則對濕度變化格外敏感對絕緣電阻的測量，必需在規(guī)定的溫度與濕度范圍內(nèi)進展。卻很簡潔被擊穿。另外，絕緣構(gòu)造外表在受到潮濕或沾污后，其絕緣電阻值也會顯著下降，進展電氣強度試驗。二、電氣強度高溫對絕緣外表有所損傷，所以也是不允許的。絕緣材料所能承受電壓的力量用電氣強度表示承受的電壓值，即擊穿處的絕緣厚度除以電壓，單位以kV/cm表示?！补腆w絕緣材料的電阻溫度系數(shù)為負值〕是在不同狀況下其中某一種較為顯著而已。頻電氣強度和沖擊電氣強度試驗兩種。三、試驗環(huán)境常態(tài)〔冷態(tài)〕試品處于正常環(huán)境和冷態(tài)的條件稱之為常態(tài)狀況下的絕緣電阻和電氣強度試驗它適用于日用電器的出廠試驗，是檢驗電器絕緣缺陷的一項根本要求條件。熱態(tài)在正常環(huán)境條件和電器熱態(tài)狀況下的試驗條件緣性能〔絕緣電阻〕可能嚴峻下降，其泄漏電流大大增加，因此，該狀態(tài)下的絕緣性能試驗是產(chǎn)品試制、型式試驗的必檢工程。潮態(tài)在該條件下的試驗也稱“防潮”試驗和濕熱試驗，簡稱“潮態(tài)”，是國標中“防水”內(nèi)容中的一個核電器的電氣絕緣性能長期穩(wěn)定性的測量耐潮試驗?！不驖駸嵩囼炘囼炗捎谠跁r間和設備上都有特別要求，因此，均在產(chǎn)品試制及型式試驗中進展。絕緣電阻測量是為了檢查電器在正常工作中屬于電隔離的部件之間的絕緣強度阻測量要求在電動器具上進展，一般是在電氣強度試驗前不通電狀況下測量。一、測量條件試驗樣品測量絕緣電阻時被試電器應按正常工作位置安裝污垢擦凈?！步饘偻鈿ぁ⒔饘偈直取畴娖?，應按規(guī)定位置安裝在金屬支架上。環(huán)境條件內(nèi)控指標。與溫升試驗結(jié)合進展。壓電器產(chǎn)品規(guī)定按濕熱試驗環(huán)境條件〔即在濕熱箱內(nèi)48h后〕進展電器絕緣電阻的測量。二、測量方法絕緣電阻一般是產(chǎn)品的帶電體與外露非帶電金屬局部之間的絕緣構(gòu)造所反映的電阻值，通用安全標準中只對電動器具在潮態(tài)下器具相應受試部位的絕緣電阻作了規(guī)定部位見表2－7所示。測量絕緣電阻最根本的依據(jù)就是歐姆定理R=U/I。測量絕緣電阻的方法很多，但測量日j用電器的絕緣電阻，大都承受攜帶式直流500V兆歐表或數(shù)字式兆歐表進展直接測量。用兆絕緣體上流過的直流電流，直接在檢流計上顯示電阻值。圖5—2Ｒj于表的“線路”和“地線”端鈕之間。“線路”Ｒj出，動圈1、內(nèi)附電阻R與被測電阻R相串聯(lián)，c j組成一回路；動圈2與兆歐表內(nèi)附電阻R相串u一樣的電壓。動圈1支路的電流I，與被測絕緣電阻R的1 j大小有關，被測絕緣電阻越小，I就越大，磁1圖5-2兆歐表的原理電路1,2一動圈；Ｇ一發(fā)電機；R，R—附加電阻；R

一待測絕緣電阻c u j場與I相互作用產(chǎn)生力矩M就越大、使指針向標度尺“0”2所通過1 1U及兆歐表附加電阻RM看作是u 1轉(zhuǎn)動力矩，那么通過2的電流I產(chǎn)生的力矩M為反作用力矩。當被測電阻R的數(shù)值轉(zhuǎn)變時，2 2 jI的大小以及I/I的大小也隨著轉(zhuǎn)變，MM

1 12 1 2兆歐表的指針偏轉(zhuǎn)到不同位置，指示出所測絕緣電阻R的數(shù)值。j三、測量時的留意事項絕緣電阻應在試品不通電及與外界無任何電連接的狀況下測量；試品自身的帶電體內(nèi)的開關應全部處于接通狀態(tài)。在測量前，兆歐表先不接任何導線，搖動手柄到達額定轉(zhuǎn)速，這時兆歐表指針應指向“∞”，然后用導線將“L”和“E““0”處，才能說明兆歐表正常。兆歐表應平穩(wěn)放置，以免因晃動而造成讀數(shù)誤差；放置點應遠離大電流導體和有外磁場的場合。一般被試部位中帶電體接到“L”處，殼體接到“E”處；假設是補充絕緣間的部位，則可任意選擇。連接兆歐表的導線的絕緣水平應較高。搖動手柄時應盡量保持勻速，一般為120r/min，搖至定速離合器動作〔感覺手搖輕松〕，即為規(guī)定速度。測量中指針假設指向零，說明絕緣已經(jīng)喪失。此時不要再轉(zhuǎn)動手柄，以免燒壞搖表。(7)測量過程中兆歐表指針在開頭時可能有較大偏轉(zhuǎn)，之后才漸漸穩(wěn)定下來，應以穩(wěn)定下來的指針數(shù)為準。四、測量結(jié)果判定按標準規(guī)定，用500V的直流電壓施加于受試件1min后，電器的潮態(tài)絕緣電阻應滿足表2－7所示下限值要求。第三節(jié)電氣強度試驗氣強度試驗為例?！惨弧吃囼災康募耙笕沼秒娖髟谡Ｊ褂弥薪^緣構(gòu)造既要耐受電網(wǎng)額定電壓的長期作用電氣強度試驗也是覺察研制的電器的絕緣是否有缺陷的重要手段之一。電氣強度試驗有直流電氣強度和溝通工頻電氣強度試驗兩種強度試驗。頻電氣強度試驗時，則在試驗前應將這些元件撤除。穿又主要取決于絕緣材料的溫度的凹凸，一般固體絕緣材料的溫度每上升100℃，其電氣強度約下降75%，因此，電氣強度試驗對試驗環(huán)境有特定的要求。在電器產(chǎn)品的型式試驗中，要求試件分別承受常態(tài)、熱態(tài)和潮態(tài)幾種狀態(tài)的電氣強度試驗。這里，在正常環(huán)境條件下，求的電器，需做潮態(tài)下〔濕熱試驗裝置內(nèi)〕的電氣強度試驗〔或濕熱試驗〕。對于使用50或60Hz45~60Hz而頻率越高則擊穿電壓越低，故對電氣強度試驗的電源頻率必需作出規(guī)定。試驗電源的電壓波形應是正弦波。固體絕緣材料的擊穿與電壓波形有關，假設電壓波形的峰值是沖擊性的，雖然在極短時間電壓峰值就已過去，但有時會造成絕緣局部擊穿。局部擊穿后的絕緣材料介質(zhì)損耗增大，電氣強度大大降低。為使電壓值變化均勻，以避開由于電壓波形的峰值沖擊而降低擊穿電壓，所以要求試驗電壓為正弦波，或保持電壓的峰值與有效值之比在1.42%~1.42×1.05％范圍內(nèi)。試驗電源的容量應滿足：當其高壓輸出端短路時，電流不應小于0.5A。這一規(guī)定的目的是保證試驗電源局部的阻抗大大小于泄漏電阻，因而在被試電器電氣強度降低時仍能保持肯定的試驗電壓值?！捕吃囼灧椒üゎl電氣強度試驗是依據(jù)絕緣的伏—秒特性等價原理而實施的一種試驗。試驗〔一般5倍以上〕的工頻電壓加于被試電器的需試部位1~5min,檢查是否存在絕緣等的擊穿現(xiàn)象，以此判定產(chǎn)品的合格性。熱態(tài)電氣強度試驗適用于電熱器具，圖5-3給出的是工作溫度下電氣強度測試1：1，通過該抽頭施加根本正弦波的高離變壓器的作用主要是使試驗不致對電網(wǎng)帶來影響不同的兩相線上，主要是為了改善波形，消退諧波的影響。器、調(diào)壓器、測量儀表、掌握和保護裝置等。圖5-4給出了一種利用手動升壓的試驗裝置線路圖。圖中M是裝在安全門上的限位開關，只有安全門閉上時M才閉合。M是裝在調(diào)壓器1 1 22底部的限位開關，只有當調(diào)壓器降到“零”位時M2

才閉合。K1

為切斷掌握回路的分開關，K2J帶動5個常開觸點和1個常閉觸點，其中J1

、J起自鎖作用，2即當掌握回路接通后，即使K，M翻開，由于J 、J閉合，掌握回路也不會被切斷。J、J2 2 1 2 3 4〔GN〕〔RD〕亮說明調(diào)壓器接通電源，可以進展升壓試驗。一旦被試產(chǎn)品發(fā)生絕緣擊穿，由于回路電流快速增加，過電流繼電器PM動作，翻開常閉觸點PM，于是掌握回路被切斷，J、J翻開，切斷調(diào)壓器電源。K可作3 4 1意外狀況緊急迫斷電源用。T為調(diào)壓器，此調(diào)壓器當用電動機驅(qū)動時，加上適當?shù)碾娐罚?以改為自動升壓試驗裝置。〔三〕試驗步驟及結(jié)果判定試驗的具體步驟如下：調(diào)整裝置的設備還要檢查整定泄漏電流值是否符合要求。當受試器具較多時，需常常重復此過程。〔或夾子〕分別接在規(guī)定的測定部位。40%3%速度抬高試驗電壓至規(guī)定試驗電壓值?！瞝~5min)。在此期間，不允許有閃絡和擊穿現(xiàn)象，否則判為試驗不合格。5min內(nèi)將電壓漸漸降到試驗電壓的25而把試件誤擊穿。工頻電氣強度試驗的電壓值與被試電器的額定絕緣電壓有關，表2－6給出了不同類型電器的試驗電壓標準值，施加電壓的部位應針對不同試品的相應標準執(zhí)行。對于大批量的2－6中的試驗電壓提高20%，試驗時間由lmin縮短到1s，以節(jié)約試驗時間。試驗中，對樣品擊穿和閃絡的推斷相對較簡單。假設試驗電壓保持階段發(fā)生電壓下降，不要輕易判其擊穿。這時可用兆歐表測其絕緣電阻，假設阻值等于或接近于零，則可推斷為絕緣擊穿。固然，也可通過其次次升壓試驗加以驗證。如是擊穿，在電壓加到肯定值時，可觀看到擊穿點四周消滅持續(xù)的火花放電或發(fā)熱冒煙。lmin壓下降〔或擊穿〕有理由認為是塵埃等介質(zhì)影響下的空氣間隙擊穿。這時，第一次試驗應作合格推斷。有用中另一類推斷閃絡和擊穿的直觀而有效的方法是利用陰極示波器來推斷，圖5-5給出了示波器接線原理圖。示波器X軸接在與高壓變壓器輸出電壓同頻率相位差900的正弦波電源上，Y軸是從串聯(lián)在被試樣品的取值電阻r上取出信號。當被試樣品擊穿時，在r上有較大的電壓，其波形如圖5-6(a)。相應地，被試件沒有擊穿或閃絡時現(xiàn)象時，Y軸是一個光滑的正弦波，示波器消滅的是一個橢圓形的波形，如圖5-6(b〕所示。當被試樣品消滅閃絡現(xiàn)象時，示波器消滅如圖5-6(c)和5-6(d)所示波形。是有所區(qū)分的。5-5示波器接線原理圖5-6被試樣品推斷示波圖一、泄漏電流泄漏電流一般是指被試品在直流高電壓作用下流經(jīng)絕緣局部的電流點在較高的電場下也能得到較好的暴露。日用電器產(chǎn)品的泄漏電流測量相比于其它的被試件又有其特別性測量方法是以模擬實際使用狀態(tài)下流經(jīng)人體的電流量的方式進展的，它不是一種等價方法。因此，實際試驗測量泄露電流時，加的是略高于工作要求的功率或電壓量。二、測量方法和設備5—7給出了單相連接的II類電器和非II類電器在工作溫度下測量泄漏電流的原理圖。12345依據(jù)圖5—7接線，由毫安表得到的泄漏電流的大小，明顯與被試電器所加的電壓有關。在日用電器的泄漏電流測量中，對測試輸入的電量是有明確規(guī)定的。其中〔工作溫度l.15倍額定功率值；電動器具以及電動電熱結(jié)合的器具輸入1.0612345按圖5—7所示的毫安表接入位置，1、2位測得的電流可能不同，應在盡可能短的時間內(nèi)測得兩者的電流，并以電流大者為準。實際電器試件測試部位的選取也有具體要求：對于II類電器，一般在電源的任一極與電器根本絕緣外的金屬部件之間進行；其它類電器在電源的任一極與易觸及的金屬部件或緊貼在絕緣材料外表的金屬20cm×l0cm,圖5-7單相連接電器在工作溫度下測量泄漏電流的原理圖在工作溫度下泄漏電流測試前定工作時間運行后再進展測試熱箱內(nèi)通電5s圖5-7單相連接電器在工作溫度下測量泄漏電流的原理圖測量時假設器具不是通過隔離變壓器供電，則試品必需與大地絕緣，否則將有局部泄漏電流直接經(jīng)地面而不經(jīng)表頭，影響測試數(shù)據(jù)的準確性。圖5—8給出的是標準規(guī)定的泄漏電流測量電路，動圈式毫安表上得到的是直流電流。承受整流的目的是為了能用同一個表頭測出較寬頻率范圍內(nèi)〔20~5000Hz〕的全部泄漏電流橋。電路的輸入等效電阻用以模擬人體電阻，阻值范圍為R=R+R+R=(1750士250)Ω。總1 v m如 此，泄漏電流測量圖5—8泄漏電流測量電路電路即 可以取代圖5—7中圖5—8泄漏電流測量電路的毫安 表位測量實際的泄漏電流。 整個電路最靈敏范圍不能 超過1.0mA，更高的測量 范圍由并聯(lián)儀表上的無感 電阻Rs來獲得。0.5mA時測量整流器兩端的電壓，通過計算得到Rm值，然后調(diào)整串聯(lián)電阻Rv以保證電路每個測量范圍的總電阻等于規(guī)定值。電路中并聯(lián)的電容C，是考慮到人體對電流的感知度隨頻率而轉(zhuǎn)變的特性，為保證回路的時間常數(shù)為〔225士15〕μs而設置的，其值大致為0.15μF，這時該電路的截止頻率大約為5000Hz。在正弦波50Hz或60Hz頻率時，電流測量的根本標稱點是0.25mA，0.5mA，0.75mA。位。不具備此條件的，在使用中，要嚴格地按測量操作步驟規(guī)定進展測量。三