Hochspannungs-Ohmmeter

Die meisten Ohmmeter der im vorherigen Abschnitt gezeigten Konstruktion verwenden eine Batterie mit relativ niedriger Spannung, normalerweise neun Volt oder weniger. Dies ist für die Messung von Widerständen unter mehreren Megaohm (MΩ) vollkommen ausreichend, aber wenn extrem hohe Widerstände gemessen werden müssen, reicht eine 9-Volt-Batterie nicht aus, um genug Strom zu erzeugen, um ein elektromechanisches Zählerwerk zu betätigen.

Außerdem ist, wie in einem früheren Kapitel erörtert, Widerstand nicht immer eine stabile (lineare) Größe. Dies gilt insbesondere für Nichtmetalle. Rufen Sie das Diagramm der aktuellen Überspannung für einen kleinen Luftspalt (weniger als ein Zoll) in Erinnerung:

Während dies ein extremes Beispiel für nichtlineare Leitung ist, zeigen andere Substanzen ähnliche isolierende/leitende Eigenschaften, wenn sie hohen Spannungen ausgesetzt werden. Offensichtlich kann ein Ohmmeter, das eine Niederspannungsbatterie als Stromquelle verwendet, keinen Widerstand beim Ionisationspotential eines Gases oder bei der Durchbruchspannung eines Isolators messen. Wenn solche Widerstandswerte gemessen werden müssen, genügt ein Hochspannungs-Ohmmeter.

Einfaches Hochspannungs-Ohmmeter

Die direkteste Methode zur Messung des Hochspannungswiderstands besteht darin, einfach eine Batterie mit höherer Spannung in der gleichen Grundkonstruktion des zuvor untersuchten Ohmmeters zu ersetzen:

Da sich jedoch der Widerstand einiger Materialien mit der angelegten Spannung ändert, wäre es von Vorteil, die Spannung dieses Ohmmeters anpassen zu können, um Widerstandsmessungen unter verschiedenen Bedingungen zu erhalten:

Leider würde dies zu einem Kalibrierungsproblem für das Messgerät führen. Wenn die Bewegung des Messgeräts mit einer bestimmten Strommenge den Skalenendwert auslenkt, würde sich der Skalenendwert des Messgeräts in Ohm ändern, wenn sich die Quellenspannung ändert. Stellen Sie sich vor, Sie verbinden einen stabilen Widerstand über die Messleitungen dieses Ohmmeters, während die Quellenspannung variiert wird:Wenn die Spannung erhöht wird, fließt mehr Strom durch die Messgerätbewegung, daher eine größere Auslenkung. Was wir wirklich brauchen, ist ein Messwerk, das unabhängig von der angelegten Spannung eine konsistente, stabile Auslenkung für jeden stabilen gemessenen Widerstandswert erzeugt.

Megger-Messgerät

Um dieses Konstruktionsziel zu erreichen, ist ein spezielles Messwerk erforderlich, das für Megohmmeter spezifisch ist , oder Megger , wie diese Instrumente genannt werden.

Die nummerierten rechteckigen Blöcke in der obigen Abbildung sind Querschnittsdarstellungen von Drahtspulen. Diese drei Spulen bewegen sich alle mit dem Nadelmechanismus. Es gibt keinen Federmechanismus, um die Nadel in eine eingestellte Position zurückzubringen. Wenn die Bewegung nicht mit Strom versorgt wird, "schwebt" die Nadel zufällig. Die Spulen sind wie folgt elektrisch verbunden:

Bei unendlichem Widerstand zwischen den Messleitungen (offener Stromkreis) fließt kein Strom durch die Spule 1, nur durch die Spulen 2 und 3. Bei Erregung versuchen diese Spulen, sich in der Lücke zwischen den beiden Magnetpolen zu zentrieren und treiben die Nadel vollständig an rechts von der Skala, wo es auf „unendlich“ zeigt.

Jeder Strom durch Spule 1 (durch einen gemessenen Widerstand zwischen den Messleitungen) neigt dazu, die Nadel nach links von der Skala zurück auf Null zu treiben. Die internen Widerstandswerte des Messwerks sind so kalibriert, dass beim Kurzschließen der Messleitungen die Nadel genau in die 0 -Position ausgelenkt wird.

Da jede Variation der Batteriespannung das von beide erzeugte Drehmoment beeinflusst Spulensätze (Spulen 2 und 3, die die Nadel nach rechts antreiben, und Spule 1, die die Nadel nach links antreibt), haben diese Variationen keinen Einfluss auf die Kalibrierung der Bewegung. Mit anderen Worten, die Genauigkeit dieser Ohmmeter-Bewegung wird nicht von der Batteriespannung beeinflusst:Ein bestimmter gemessener Widerstand erzeugt eine bestimmte Nadelauslenkung, egal wie viel oder wenig Batteriespannung vorhanden ist.

Die einzige Auswirkung, die eine Spannungsänderung auf die Anzeige des Messgeräts hat, ist das Ausmaß, in dem sich der gemessene Widerstand mit der angelegten Spannung ändert. Wenn wir also einen Megger verwenden würden, um den Widerstand einer Gasentladungslampe zu messen, würde er einen sehr hohen Widerstand (Nadel ganz rechts auf der Skala) für niedrige Spannungen und einen niedrigen Widerstand (Nadel bewegt sich nach links vom Skala) für hohe Spannungen. Genau das erwarten wir von einem guten Hochspannungs-Ohmmeter:eine genaue Anzeige des Widerstands der Person unter verschiedenen Umständen.

Für maximale Sicherheit sind die meisten Megger mit Handkurbelgeneratoren zur Erzeugung der hohen Gleichspannung (bis 1000 Volt) ausgestattet. Wenn der Bediener des Zählers einen Schlag durch die Hochspannung erhält, korrigiert sich der Zustand von selbst, da er oder sie selbstverständlich aufhört, den Generator anzukurbeln! Manchmal wird eine „Rutschkupplung“ verwendet, um die Generatordrehzahl unter verschiedenen Anlassbedingungen zu stabilisieren, um eine ziemlich stabile Spannung bereitzustellen, egal ob sie schnell oder langsam angelassen wird. Durch die Einstellung eines Wahlschalters stehen mehrere Spannungsausgangspegel des Generators zur Verfügung.

Auf diesem Foto ist ein einfacher Handkurbel-Megger zu sehen:

Einige Megger sind batteriebetrieben, um eine höhere Präzision der Ausgangsspannung zu gewährleisten. Aus Sicherheitsgründen werden diese Messgeräte durch einen Tastschalter aktiviert, sodass der Schalter nicht in der Position „Ein“ belassen werden kann und eine erhebliche Stromschlaggefahr für den Bediener des Messgeräts darstellt.

Echte Megger

Echte Megger sind mit drei Anschlussklemmen ausgestattet, beschriftet mit Line , Erde , und Wache . Der Schaltplan ist der zuvor gezeigten vereinfachten Version ziemlich ähnlich:

Der Widerstand wird zwischen den Leitungs- und Erdungsklemmen gemessen, wo der Strom durch Spule 1 fließt. Die „Guard“-Klemme ist für spezielle Testsituationen vorgesehen, bei denen ein Widerstand von einem anderen isoliert werden muss. Nehmen wir zum Beispiel dieses Szenario, in dem der Isolationswiderstand in einem zweiadrigen Kabel geprüft werden soll:

Um den Isolationswiderstand von einem Leiter zur Außenseite des Kabels zu messen, müssen wir das „Line“-Kabel des Meggers mit einem der Leiter und das „Erde“-Kabel des Meggers mit einem um den Mantel des gewickelten Drahts verbinden Kabel:

In dieser Konfiguration sollte der Megger den Widerstand zwischen einem Leiter und dem Außenmantel ablesen. Oder wird es? Wenn wir ein schematisches Diagramm zeichnen, das alle Isolationswiderstände als Widerstandssymbole zeigt, sieht das so aus:

Anstatt nur den Widerstand des zweiten Leiters zum Mantel zu messen (R_c2-s ), was wir tatsächlich messen werden, ist der Widerstand parallel zur Reihenschaltung des Leiter-zu-Leiter-Widerstands (R_c1-c2 ) und der erste Leiter zum Mantel (R_c1-s ). Wenn uns dieser Umstand egal ist, können wir mit dem Test wie konfiguriert fortfahren. Wenn wir nur messen möchten der Widerstand zwischen dem zweiten Leiter und dem Mantel (R_c2-s ), dann müssen wir das „Guard“-Terminal des Meggers verwenden:

Jetzt sieht der Schaltplan so aus:

Das Anschließen der „Guard“-Klemme an den ersten Leiter bringt die beiden Leiter auf nahezu gleiches Potenzial. Bei geringer oder keiner Spannung zwischen ihnen ist der Isolationswiderstand nahezu unendlich und daher fließt kein Strom zwischen die beiden Dirigenten. Folglich basiert die Widerstandsanzeige des Meggers ausschließlich auf dem Strom durch die Isolierung des zweiten Leiters, durch den Kabelmantel und zum umwickelten Draht, nicht auf dem Strom, der durch die Isolierung des ersten Leiters leckt.

Megger sind Feldgeräte:Das heißt, sie sind so konzipiert, dass sie tragbar sind und von einem Techniker auf der Baustelle so einfach wie ein normales Ohmmeter bedient werden können. Sie sind sehr nützlich, um hochohmige „kurze“ Fehler zwischen Drähten zu überprüfen, die durch nasse oder verschlechterte Isolierung verursacht werden. Da sie so hohe Spannungen verwenden, werden sie von Streuspannungen (Spannungen von weniger als 1 Volt, die durch elektrochemische Reaktionen zwischen Leitern erzeugt oder durch benachbarte Magnetfelder „induziert“ werden) nicht so stark beeinflusst wie gewöhnliche Ohmmeter.

Hi-Pot-Tester

Für eine gründlichere Prüfung der Drahtisolierung wird ein weiteres Hochspannungs-Ohmmeter verwendet, das allgemein als Hi-Pot bezeichnet wird Tester verwendet wird. Diese spezialisierten Instrumente erzeugen Spannungen über 1 kV und können zum Testen der Isolierwirkung von Öl, Keramikisolatoren und sogar der Integrität anderer Hochspannungsinstrumente verwendet werden. Da sie so hohe Spannungen erzeugen können, müssen sie mit größter Sorgfalt und nur von geschultem Personal betrieben werden.

Es sollte beachtet werden, dass Hi-Pot-Tester und sogar Megger (unter bestimmten Bedingungen) in der Lage sind, beschädigen Drahtisolierung bei falscher Verwendung. Sobald ein Isoliermaterial einem Bruch ausgesetzt war durch das Anlegen einer zu hohen Spannung wird seine elektrische Isolationsfähigkeit beeinträchtigt. Auch diese Instrumente dürfen nur von geschultem Personal verwendet werden.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt zur einfachen Ohmmeter-Verwendung