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绝缘电阻(IR)测试简述

时间：[2008-10-29]
绝缘电阻(IR)测试简述
何谓绝缘电阻(IR)测试 ?
       绝缘电阻是反应绝缘材料性能的一项重要电气参数， 绝缘电阻测试的基本理论与耐压测试非常类似，耐压测试的判定是以漏电流量为基准，而绝缘电阻测试则以电阻值的形态作为判定依据，通常其测试值必须为MΩ以上，一般测试要求绝缘电阻值越高表示产品的绝缘越好， 绝缘电阻测试有时被指定为追加测试，用以确保耐压测试中绝缘体不被损坏。
      绝缘电阻测试与耐压测试其接线方式大致相同，主要是量测两个端点之间及其外围连接在一起的各项关联网络所形成的等效电阻值， 绝缘电阻是指用绝缘材料隔开两部分导体之间的电阻，为确保电气设备运行的安全，对其不同极性（不同相）的导电体之间，或导电体与外壳之间的绝缘电阻提出一个最低要求。

绝缘电阻 ( IR) 安规标准要求 :
       一般安规要求绝缘电阻的测试为型式测试 (Type Test) ，其在测试上为施加约500V直流电压1min 后进行绝缘电阻值量测；例如：信息类产品 (IEC 60950-1)、影音和类似用途电器 (IEC 60065)、灯具 照明 (IEC 60598-1)…等安规标准规范。一般要求绝缘电阻在基本绝缘 (Basic) 或附加绝缘 (Supplementary) 至少要 2MΩ以上 ；双重绝缘 (Double) 或加强绝缘 (Reinforced) 至少要求到 4MΩ以上。
绝缘电阻测试仪器的应用 :
        绝缘电阻测试仪是用来测量绝缘电阻大小的仪器， 基本上绝缘电阻测试功能必须提供一个500V到 1000V 的直流 (DC) 电压，同时电阻的量测范围也必须可以由几百 KΩ 量测到几 GΩ ；例如仪迪电子的绝缘电阻测试仪 MODEL 9101 可输出电压 30V–1000V，最高可量测至 50GΩ，搭配绝缘电阻下限的设定不仅可以确保产品符合安规要求，且高达 50GΩ 的量测范围可以准确量测出产品的实际电阻值，对要求高质量产品的厂家，可以从产品的平均量测范围由一个限值的设定，对所生产研发设计出的产品作出更加严格的把关。
实施绝缘电阻测试的目的：
       影响绝缘电阻测量值的因素有：温度、湿度、测量电压及作用时间、绕组中残存电荷和绝缘的表面状况等，通过测量电气设备的绝缘电阻，可以达到如下目的：
a.       了解绝缘结构的绝缘性能；由优质绝缘材料组成合理的绝缘结构或绝缘系统，应该具有良好的绝缘性能和较高的绝缘电阻值。
b.       了解电器产品绝缘性能状况；电器产品绝缘处理不佳，其绝缘性能将明显下降。
c.        了解绝缘受潮及受污染情况；当电气设备的绝缘受潮及受污染后，其绝缘电阻通常会明显下降。
d.       检验绝缘是否承受耐电压试验；若在电气设备的绝缘电阻低于某一限值时进行耐电压测试，将会产生较大的试验电流，造成热击穿而损坏电气设备的绝缘。因此，通常各式各样试验标准均规定在耐电压试验前，先测量绝缘电阻。
      新一代的一些安规分析仪主要强调的是整合性测试，所谓整合性测试主要是在一次的设定完成后按下启动键 (Test Key) 即可完成基本的安规测试；且测试大都将绝缘电阻测试功能含盖在内；如仪迪电子的9126耐压、绝缘、接地综合安规测试仪,9124交直流耐压/绝缘测试仪，且仪迪电子的安规测试设备内所含盖的绝缘电阻测试功能，是一项独立的测试功能，不会与耐压测试的功能互相重迭，使用上更为便利。 这些整合耐压 , 绝缘测试功能在单机上可以让产品的制造厂符合安全要求的规定， TUV 和 VDE 等安规执行单位在某些特定的产品会要求先做绝缘电阻的测试，然后才能执行耐压测试，这项规定目前大都被引用在产品设计所执行的安规试验上。
绝缘电阻测试仪器的机理：
进行绝缘电阻测试时，电流有如下三个分量：
1.介质吸收电流 － 两个连接点之间的绝缘体可视为构成电容的电介质。会发生一种称为电介质吸收的现象，其中电介质“吸取”电流并在电位消除时释放。这种吸收会受电介质类型的影响并被称作电介质吸收电流或IA(见图 A )。电介质吸收在电容器与电机中尤为突出。为说明这一现象，取一大容量电容器并充电至额定电压，然后让其保持该电压一段时间。接下来通过短路端子短接使电容器迅速而完全地放电，直至跨接于该电容器上的电压表读数达到零后撤走电压表，并让电容器在导线断路的情况下静置一段时间。如果再次将电压表跨接于电容器上，此电压表所量到的电压则均为电介质吸收的结果，此现象在大容量电容器上其效果更为显著。

2.充电电流 － 向某一特定电容充电所需的电流称为充电电流或IC（见图 B ）。和电介质吸收电流一样，充电电流会呈指数规律衰减至零，但速率较快。大多数情况下，一旦读数稳定，充电电流对漏电电流就已衰减至可以被忽略。

3.漏电流 － 流经绝缘体的电流为漏电流或IL（见图 C ）。绝缘体两端的电压除以漏电流等于绝缘电阻。为准确测量绝缘电阻，应等到电介质吸收电流和充电电流衰减至漏电流可以忽略的水平。
总漏电流－ 某些具有微处理器控制的仪器允许用户在使用中，由于每次测试都有确切的延迟时间(Delay Time)，得出的结果也将始终如一.总电流为上述三个分量的总和，以IT表示（见图D）。总电流（IT）从初始最大值开始呈指数衰减，并接近于一个恒定值。这一恒定值代表了漏电流。绝缘电阻读数取决于绝缘体两端的电压及总电流。它从一个初始最小值开始呈指数递增并接近于一个恒定值------实际绝缘电阻。请注意，读数会低于（且永远不会高出）实际电阻，这是由于残余电介质吸收电流和充电电流的效应所致。

绝缘电阻测试对电机设备的重要性
      电机的制造者、安装者、使用者与修理人员都发现，在确定电机绝缘质量中绝缘电阻测试是非常有用的。对一位知道怎样解释读数的有经验人士而言，一次绝缘电阻测量就可表明某电机是否适于使用。
       在新电机上进行测量或启用后至少每年进行测量一次，可获得具有真实值的信息。为测试一台无过往记录的电机，有时采用一种称为极化指数的计算方法。该指数是用10分钟内的绝缘电阻读数除以1分钟的绝缘电阻读数得出的。一般对于大型电机而言的极化指数至少为2。
绝缘电阻测试对产品组件的重要性
      绝缘电阻测试的另一个应用实例是在组件安装于产品之前对其进行测试。导线与电缆、连接器、开关、变压器、电阻器、电容器、印刷电路板及其它组件都有相应的最小规定绝缘电阻，往往需要验证这些组件是否符合规格。任何组件都有使用电压的限制，或对某一特定电压规定其绝缘电阻的大小。 这些限制条件主要是避免损坏组件或作出错误的测试，所以测试电压应谨慎选择且不得超过某组件上测量点两端所允许测试的最大电压值。
结论
       国际安规机构针对产品的某些安规测试标准上要求必须量测绝缘电阻，一般要求的测试电压为直流500V，某些标准要求要到直流1000V。但实施操作的测试人员会发现，绝缘电阻测试的测试结果差异性很大，事实上，这也是绝缘电阻测试的一个特点。由安规测试仪器在测试的基本机理来看，在500V或1000V的测试条件下，量测出一个电流，然后将这个电流放大，通过内部运算，根据欧姆定律得出电阻值，因此测试仪器放大的误差，决定了测试值的误差，因为在500V或者1000V直流下，电流值非常小（μA级别），因此放大后会有较大的误差。
       这类在其它厂牌的安规测试仪器可能发生的量测误差值问题，仪迪电子绝缘电阻系列仪器在减少绝缘电