電器產(chǎn)品電氣絕緣性能檢驗(yàn)

第五章電器產(chǎn)品電氣絕緣性能檢驗(yàn)第一節(jié)概 述度、絕緣電阻和泄漏電流。這三項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)測(cè)量時(shí)，必需考慮可能消滅各種實(shí)際狀況中對(duì)測(cè)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(duì)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(cè)量單位。電器中兩個(gè)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(huì)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(guān)；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(guān)。因此絕緣電阻不但與材料和雜質(zhì)的本性有關(guān)，還與外界溫度、濕度等條件有關(guān)。電阻則對(duì)濕度變化格外敏感對(duì)絕緣電阻的測(cè)量，必需在規(guī)定的溫度與濕度范圍內(nèi)進(jìn)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(huì)顯著下降，進(jìn)展電氣強(qiáng)度試驗(yàn)。二、電氣強(qiáng)度高溫對(duì)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(qiáng)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(fù)值〕是在不同狀況下其中某一種較為顯著而已。頻電氣強(qiáng)度和沖擊電氣強(qiáng)度試驗(yàn)兩種。三、試驗(yàn)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(qiáng)度試驗(yàn)它適用于日用電器的出廠試驗(yàn)，是檢驗(yàn)電器絕緣缺陷的一項(xiàng)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(yàn)條件緣性能〔絕緣電阻〕可能嚴(yán)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(yàn)是產(chǎn)品試制、型式試驗(yàn)的必檢工程。潮態(tài)在該條件下的試驗(yàn)也稱“防潮”試驗(yàn)和濕熱試驗(yàn)，簡稱“潮態(tài)”，是國標(biāo)中“防水”內(nèi)容中的一個(gè)核電器的電氣絕緣性能長期穩(wěn)定性的測(cè)量耐潮試驗(yàn)?！不驖駸嵩囼?yàn)試驗(yàn)由于在時(shí)間和設(shè)備上都有特別要求，因此，均在產(chǎn)品試制及型式試驗(yàn)中進(jìn)展。絕緣電阻測(cè)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(qiáng)度阻測(cè)量要求在電動(dòng)器具上進(jìn)展，一般是在電氣強(qiáng)度試驗(yàn)前不通電狀況下測(cè)量。一、測(cè)量條件試驗(yàn)樣品測(cè)量絕緣電阻時(shí)被試電器應(yīng)按正常工作位置安裝污垢擦凈。〔金屬外殼、金屬手柄等〕電器，應(yīng)按規(guī)定位置安裝在金屬支架上。環(huán)境條件內(nèi)控指標(biāo)。與溫升試驗(yàn)結(jié)合進(jìn)展。壓電器產(chǎn)品規(guī)定按濕熱試驗(yàn)環(huán)境條件〔即在濕熱箱內(nèi)48h后〕進(jìn)展電器絕緣電阻的測(cè)量。二、測(cè)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(biāo)準(zhǔn)中只對(duì)電動(dòng)器具在潮態(tài)下器具相應(yīng)受試部位的絕緣電阻作了規(guī)定部位見表2－7所示。測(cè)量絕緣電阻最根本的依據(jù)就是歐姆定理R=U/I。測(cè)量絕緣電阻的方法很多，但測(cè)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(jìn)展直接測(cè)量。用兆絕緣體上流過的直流電流，直接在檢流計(jì)上顯示電阻值。圖5—2Ｒj于表的“線路”和“地線”端鈕之間?！熬€路”Ｒj出，動(dòng)圈1、內(nèi)附電阻R與被測(cè)電阻R相串聯(lián)，c j組成一回路；動(dòng)圈2與兆歐表內(nèi)附電阻R相串u一樣的電壓。動(dòng)圈1支路的電流I，與被測(cè)絕緣電阻R的1 j大小有關(guān)，被測(cè)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(dòng)圈；Ｇ一發(fā)電機(jī)；R，R—附加電阻；R

一待測(cè)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(biāo)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(dòng)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(dāng)被測(cè)電阻R的數(shù)值轉(zhuǎn)變時(shí)，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(cè)絕緣電阻R的數(shù)值。j三、測(cè)量時(shí)的留意事項(xiàng)絕緣電阻應(yīng)在試品不通電及與外界無任何電連接的狀況下測(cè)量；試品自身的帶電體內(nèi)的開關(guān)應(yīng)全部處于接通狀態(tài)。在測(cè)量前，兆歐表先不接任何導(dǎo)線，搖動(dòng)手柄到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，這時(shí)兆歐表指針應(yīng)指向“∞”，然后用導(dǎo)線將“L”和“E““0”處，才能說明兆歐表正常。兆歐表應(yīng)平穩(wěn)放置，以免因晃動(dòng)而造成讀數(shù)誤差；放置點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大電流導(dǎo)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(shè)是補(bǔ)充絕緣間的部位，則可任意選擇。連接兆歐表的導(dǎo)線的絕緣水平應(yīng)較高。搖動(dòng)手柄時(shí)應(yīng)盡量保持勻速，一般為120r/min，搖至定速離合器動(dòng)作〔感覺手搖輕松〕，即為規(guī)定速度。測(cè)量中指針假設(shè)指向零，說明絕緣已經(jīng)喪失。此時(shí)不要再轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，以免燒壞搖表。(7)測(cè)量過程中兆歐表指針在開頭時(shí)可能有較大偏轉(zhuǎn)，之后才漸漸穩(wěn)定下來，應(yīng)以穩(wěn)定下來的指針數(shù)為準(zhǔn)。四、測(cè)量結(jié)果判定按標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)滿足表2－7所示下限值要求。第三節(jié)電氣強(qiáng)度試驗(yàn)氣強(qiáng)度試驗(yàn)為例?！惨弧吃囼?yàn)?zāi)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(qiáng)度試驗(yàn)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(qiáng)度試驗(yàn)有直流電氣強(qiáng)度和溝通工頻電氣強(qiáng)度試驗(yàn)兩種強(qiáng)度試驗(yàn)。頻電氣強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，則在試驗(yàn)前應(yīng)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(qiáng)度約下降75%，因此，電氣強(qiáng)度試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)環(huán)境有特定的要求。在電器產(chǎn)品的型式試驗(yàn)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(qiáng)度試驗(yàn)。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(yàn)裝置內(nèi)〕的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)〔或濕熱試驗(yàn)〕。對(duì)于使用50或60Hz45~60Hz而頻率越高則擊穿電壓越低，故對(duì)電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的電源頻率必需作出規(guī)定。試驗(yàn)電源的電壓波形應(yīng)是正弦波。固體絕緣材料的擊穿與電壓波形有關(guān)，假設(shè)電壓波形的峰值是沖擊性的，雖然在極短時(shí)間電壓峰值就已過去，但有時(shí)會(huì)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(qiáng)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(yàn)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(yàn)電源的容量應(yīng)滿足：當(dāng)其高壓輸出端短路時(shí)，電流不應(yīng)小于0.5A。這一規(guī)定的目的是保證試驗(yàn)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(qiáng)度降低時(shí)仍能保持肯定的試驗(yàn)電壓值?！捕吃囼?yàn)方法工頻電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是依據(jù)絕緣的伏—秒特性等價(jià)原理而實(shí)施的一種試驗(yàn)。試驗(yàn)〔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(qiáng)度試驗(yàn)適用于電熱器具，圖5-3給出的是工作溫度下電氣強(qiáng)度測(cè)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(yàn)不致對(duì)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(cè)量儀表、掌握和保護(hù)裝置等。圖5-4給出了一種利用手動(dòng)升壓的試驗(yàn)裝置線路圖。圖中M是裝在安全門上的限位開關(guān)，只有安全門閉上時(shí)M才閉合。M是裝在調(diào)壓器1 1 22底部的限位開關(guān)，只有當(dāng)調(diào)壓器降到“零”位時(shí)M2

才閉合。K1

為切斷掌握回路的分開關(guān)，K2J帶動(dòng)5個(gè)常開觸點(diǎn)和1個(gè)常閉觸點(diǎn)，其中J1

、J起自鎖作用，2即當(dāng)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(huì)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(jìn)展升壓試驗(yàn)。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(dòng)作，翻開常閉觸點(diǎn)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(dāng)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，加上適當(dāng)?shù)碾娐?，?以改為自動(dòng)升壓試驗(yàn)裝置?！踩吃囼?yàn)步驟及結(jié)果判定試驗(yàn)的具體步驟如下：調(diào)整裝置的設(shè)備還要檢查整定泄漏電流值是否符合要求。當(dāng)受試器具較多時(shí)，需常常重復(fù)此過程?！不驃A子〕分別接在規(guī)定的測(cè)定部位。40%3%速度抬高試驗(yàn)電壓至規(guī)定試驗(yàn)電壓值?！瞝~5min)。在此期間，不允許有閃絡(luò)和擊穿現(xiàn)象，否則判為試驗(yàn)不合格。5min內(nèi)將電壓漸漸降到試驗(yàn)電壓的25而把試件誤擊穿。工頻電氣強(qiáng)度試驗(yàn)的電壓值與被試電器的額定絕緣電壓有關(guān)，表2－6給出了不同類型電器的試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)值，施加電壓的部位應(yīng)針對(duì)不同試品的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。對(duì)于大批量的2－6中的試驗(yàn)電壓提高20%，試驗(yàn)時(shí)間由lmin縮短到1s，以節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間。試驗(yàn)中，對(duì)樣品擊穿和閃絡(luò)的推斷相對(duì)較簡單。假設(shè)試驗(yàn)電壓保持階段發(fā)生電壓下降，不要輕易判其擊穿。這時(shí)可用兆歐表測(cè)其絕緣電阻，假設(shè)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(yàn)加以驗(yàn)證。如是擊穿，在電壓加到肯定值時(shí)，可觀看到擊穿點(diǎn)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(rèn)為是塵埃等介質(zhì)影響下的空氣間隙擊穿。這時(shí)，第一次試驗(yàn)應(yīng)作合格推斷。有用中另一類推斷閃絡(luò)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(hào)。當(dāng)被試樣品擊穿時(shí)，在r上有較大的電壓，其波形如圖5-6(a)。相應(yīng)地，被試件沒有擊穿或閃絡(luò)時(shí)現(xiàn)象時(shí)，Y軸是一個(gè)光滑的正弦波，示波器消滅的是一個(gè)橢圓形的波形，如圖5-6(b〕所示。當(dāng)被試樣品消滅閃絡(luò)現(xiàn)象時(shí)，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(diǎn)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(cè)量相比于其它的被試件又有其特別性測(cè)量方法是以模擬實(shí)際使用狀態(tài)下流經(jīng)人體的電流量的方式進(jìn)展的，它不是一種等價(jià)方法。因此，實(shí)際試驗(yàn)測(cè)量泄露電流時(shí)，加的是略高于工作要求的功率或電壓量。二、測(cè)量方法和設(shè)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(cè)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(guān)。在日用電器的泄漏電流測(cè)量中，對(duì)測(cè)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(dòng)器具以及電動(dòng)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(cè)得的電流可能不同，應(yīng)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)測(cè)得兩者的電流，并以電流大者為準(zhǔn)。實(shí)際電器試件測(cè)試部位的選取也有具體要求：對(duì)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(jìn)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(cè)量泄漏電流的原理圖在工作溫度下泄漏電流測(cè)試前定工作時(shí)間運(yùn)行后再進(jìn)展測(cè)試熱箱內(nèi)通電5s圖5-7單相連接電器在工作溫度下測(cè)量泄漏電流的原理圖測(cè)量時(shí)假設(shè)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(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。圖5—8給出的是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的泄漏電流測(cè)量電路，動(dòng)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(gè)表頭測(cè)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?？? v m如 此，泄漏電流測(cè)量圖5—8泄漏電流測(cè)量電路電路即 可以取代圖5—7中圖5—8泄漏電流測(cè)量電路的毫安 表位測(cè)量實(shí)際的泄漏電流。 整個(gè)電路最靈敏范圍不能 超過1.0mA，更高的測(cè)量 范圍由并聯(lián)儀表上的無感 電阻Rs來獲得。0.5mA時(shí)測(cè)量整流器兩端的電壓，通過計(jì)算得到Rm值，然后調(diào)整串聯(lián)電阻Rv以保證電路每個(gè)測(cè)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(duì)電流的感知度隨頻率而轉(zhuǎn)變的特性，為保證回路的時(shí)間常數(shù)為〔225士15〕μs而設(shè)置的，其值大致為0.15μF，這時(shí)該電路的截止頻率大約為5000Hz。在正弦波50Hz或60Hz頻率時(shí)，電流測(cè)量的根本標(biāo)稱點(diǎn)是0.25mA，0.5mA，0.75mA。位。不具備此條件的，在使用中，要嚴(yán)格地按測(cè)量操作步驟規(guī)定進(jìn)展測(cè)量。三