ولتاژ دستگاه میگر

دستگاه تست عایقی یا میگر می تواند ولتاژ DC تولید کرده و از آن برای اندازه گیری مقاومت در رنج های بسیار بالا استفاده کند. میگر یا مگا اهم متر از نظر دامنه ولتاژ خروجی در کلاس های متفاوتی تولید می شود. میگرهای بالاتر از 1000 ولت در بازار با عنوان میگر فشار قوی شناخته شده و برای تست انواع موتور و ترانسفورماتور استفاده می شوند. در مقاله انواع میگر، میگرها از نظر رابط کاربری، تست ها، منبع تغذیه و غیره بررسی شده اند. هنگام انتخاب میگر باید به اندازه و نوع ولتاژ خروجی نیز توجه شود. برخی از نکات مهم در این زمینه عبارت اند از:

• حداکثر ولتاژ خروجی
• رنج های ثابت ولتاژ خروجی
• ولتاژ خروجی به صورت پله ای یا Step Voltage
• ولتاژ خروجی به شکل افزایشی یا Ramp

حداکثر ولتاژ خروجی میگر

میگرها بر اساس حداکثر ولتاژ خروجی دسته بندی می شوند. به عنوان مثال یک میگر 5 کیلو ولت می تواند حداکثر 5000 ولت به صورت DC تولید کند. قبل از تهیه ی میگر باید سطح ولتاژ تاسیسات و نوع تست ها را مشخص کنید. موارد مهم در مقاله قبلی با عنوان انتخاب میگر شرح داده شده است.

میگر با چند ولتاژ ثابت

میگر از نظر ولتاژ تولیدی می تواند یک یا چند رنج داشته باشد. در مدل های تک رنج هیچ کنترلی روی مقدار ولتاژ وجود نداشته و با فشردن دکمه تست، تمام آن در خروجی دستگاه قرار می گیرد. اغلب میگرها دارای چند سلکتور برای انتخاب ولتاژ های مختلف هستند. ولتاژهای ثابت و قابل انتخاب در میگر، مزیت های زیادی دارد. برخی از این مزیت ها عبارت اند از:

• وجود ولتاژ های مختلف در میگر می تواند به تشخیص وضعیت عایق کمک کند.
• مزیت دیگر وجود ولتاژ های ثابت، تست تجهیزات با ولتاژ نامی مختلف است. به عنوان مثال در تاسیسات فشار ضعیف نیاز است تا میگر دارای ولتاژهای 250، 500 و 1000 ولت باشد.
• در شرایط خاص مانند مرطوب شدن عایق یا عدم امکان باز کردن اتصالات باید تست با ولتاژ کمتری از مقدار نامی تجهیز انجام شود. به عنوان مثال در برخی از تجهیزات فشار ضعیف باید تست را با ولتاژ 125 یا 250 انجام داد.

تجربیات عملی در تعمیرات نشان می دهد که بهتر است تست عایقی با ولتاژ DC و کمی بیشتر از مقدار پیک ولتاژ متناوب نامی انجام شود. تست ولتاژ مستقیم غیر مخرب بوده ولی نمی تواند اشکالات اولیه در عایق را مشخص کند. برای رفع مشکل فوق می توان از دو یا چند تست با ولتاژ مختلف استفاده کرد. در این روش هرگونه کاهش مقاومت در ولتاژ های بالاتر قابل شناسایی است.

کاهش مقاومت شدید و غیر طبیعی با افزایش ولتاژ تست میگر، می تواند نشان دهنده ی ضعف اولیه ی عایق باشد. قابل ذکر است که این تکنیک حاصل مطالعات اخیر بوده و نشان دهنده ی این است که استفاده از ولتاژ بالای DC  می تواند بدون آسیب رساندن به عایق، ضعف آن را شناسایی کند. حداکثر ولتاژی که می توان در این تست استفاده کرد به صورت عمده به تمیزی و خشک بودن عایق بستگی دارد. انجام تست با ولتاژهای مختلف DC و روش اهم متری حداقل دو مزیت دارد.

اول اینکه یک ولتاژ ثابت به عایق اعمال شده و دستگاه به صورت مستقیم مقاومت آن را اندازه گیری می کند. این روش در مقایسه با ولتاژ های مختلف بسیار ساده و قابل تکرار است.

مزیت مهم دیگر با اشاره به تصویر قابل شرح است. در این تصویر تغییرات مقاومت عایقی ناشی از نشتی جریان یا جریان عبوری از داخل عایق بعد از میرا شدن جریان جذبی در سه ولتاژ مختلف نمایش داده شده است. در تصویر مقادیر ولتاژ به ترتیب 500 ولت، 1 کیلو، 1.5، 2 و 2.5 کیلو هستند. قسمت های مستقیم منحنی یعنی نقاط 500 و 1000 ولت نشان دهنده ی این است که با اعمال این دو ولتاژ هیچ تغییری در مقدار مقاومت ایجاد نشده است.

ثابت بودن مقاومت در ولتاژ های مختلف یک فرضیه بوده ولی در عمل اینگونه نیست. اگر عایق در ولتاژ 2500 ولت نیز رفتار یکسانی داشت، تغییری در مقاومت عایقی ایجاد نمی شد. این تغییر را می توانید به صورت نقطه ای مقابل ولتاژ 2500 در تصویر بالا مشاهده کنید. کاهش منحنی ولتاژ-مقاومت به معنی رفتار غیر خطی عایق در ولتاژهای بالاتر است. تصویر فوق به سادگی تغییرات مقاومت با استفاده از سه ولتاژ ثابت و مختلف را بیان می کند. روش استفاده از سه ولتاژ ثابت در برنامه های تست توصیه می شود. تعداد و دامنه ولتاژهای ثابت به نوع میگر بستگی دارد. به عنوان مثال میگر 3125A کیوریتسو دارای 5 ولتاژ ثابت با مقادیر 250، 500، 1000، 2500 و 5000 ولت است. هر یک از این ولتاژ ها را می توانید با چرخاندن سلکتور دستگاه انتخاب کرده و با فشردن دکمه تست، به موضوع مورد نظر اعمال کنید.

تغییرات مقاومت نشان داده شده در تصویر تنها بعلت جریان های نشتی بوده و جریان جذب در آن نقشی ندارد. تغییرات مقاومت پس از هر تغییر ولتاژ ممکن است در بازه ای از زمان رخ بدهد. پس از هر تغییر ولتاژ باید مقداری صبر کنید تا جریان جذب کاملا حذف شده و سپس مقدار مقاومت را قرائت کنید. زمان مورد نیاز جهت حذف جریان ها با توجه به بزرگی موضوع مشخص می شود. به عنوان مثال زمان مورد نیاز در یک موتور 1 کیلو وات با یک ترانسفورماتور 1000 کیلو ولت آمپر یکسان نیست.

برای درک بهتر تکنیک اندازه گیری مقاومت عایقی با چند ولتاژ ثابت از یک موتور صنعتی با رنج ولتاژی 300 تا 1000 ولت استفاده کنید. گام های تست عایقی روی این موتور عبارت اند از:

1. یک تست عایقی با ولتاژ 500 ولت در 1 دقیقه انجام دهید. نتیجه را ثبت کنید تا مبنای مقایسه با تست های بعدی باشد.
2. پس از تمیز کردن کامل موتور، تست 500 ولت را تکرار کنید تا ثاثیر حذف آلودگی ها مشخص شود.
3. اگر تست عایقی یک دقیقه نرمال نبوده و یا تقسیم مقدار 60 ثانیه به 30 ثانیه بزرگتر از 1 نبود، بهتر است قبل از افزایش ولتاژ مطمئن شوید که عایق کاملا خشک است. در این مرحله می توان از رطوبت زدایی استفاده کرد. انجام تست 1000 ولت و مقایسه ی مقادیر اندازه گیری شده با تست 500 ولت تا حد زیادی می تواند لزوم عملیات خشک کردن را مشخص کند. اگر مقدار قرائت شده در 1000 ولت خیلی کمتر از 500 ولت بود، عملیات خشک کردن عایق باید انجام شود. در طرف دیگر اگر مقدار مقاومت 1000 ولت نزدیک مقاومت 500 ولت بود، می توان لزوم عملیات خشک کردن عایق را تا مرحله ی بعد به تعویق انداخت.
4. یک تست عایقی با 2500 ولت انجام دهید. اگر اختلاف قابل توجهی بین تست 500 ولت و 2500 ولت وجود نداشت، می توان گفت که موتور از نظر عایقی در شرایط خوبی قرار دارد. از طرفی وجود اختلاف زیاد بین دو تست فوق می تواند نشانه ای برای لزوم بازسازی عایقی موتور باشد. اگر عایق در تست 2500 ولت و پس از تست های 1، 2 و 3 دچار شکست یا اختلال گردید، می توان به این نتیجه رسید که موتور در بهره برداری دچار مشکل خواهد شد. در این شرایط احتمال اشکال در موتور بسیار بالا بوده حتی اگر در تست های ولتاژ پائین قبلی تصمیم به بازسازی عایق آن گرفته شده باشد.

روش تست با چند ولتاژ می تواند برای تشخیص رطوبت بیش از حد در عایق نیز استفاده شود. برای این کار می توان از میگرهای ولتاژ متغیر با ولتاژ برابر یا بیشتر از ولتاژ نامی موضوع تحت تست استفاده کرد. اگر تستر موجود دارای رنج ولتاژی بیشتر از ولتاژ نامی موضوع تحت تست نباشد و نتواند عایق را دچار استرس کند، دو تست با ولتاژ مختلف می تواند رطوبت را نشان دهد. اگر مقاومت عایقی نقطه ای، ابتدا در یک رنج ولتاژ و سپس در ولتاژ بالاتر  تست شد، مقدار کمتر در تست با ولتاژ بالاتر نشانگر وجود رطوبت در عایق است.

ولتاژهای تست ترجیحا باید نسبت 1 به 5 داشته باشند. تجربه نشان داده است که تغییر 25 درصد در مقدار مقاومت عایقی با نسبت ولتاژ 1 به 5، نشانه ی وجود رطوبت بیش از حد در عایق می باشد. این روش بر پایه ی پدیده ی جذب دی الکتریک نیست، اما به تاثیر Evershed بستگی دارد. مقاومت عایقی هنگام تست با چند ولتاژ مختلف و هنگامی که تغییرات ولتاژ بر اساس برنامه یا زمان مشخص باشد، افزایش پیدا می کند. این رفتار شبیه به تست های زمان-مقاومت خواهد بود. در نظر داشته باشید که مقاومت یک عایق خوب همواره با گذشت زمان، افزایش پیدا می کند.

میگر با ولتاژ مرحله ای یا پله ای

برای تشخیص وضعیت عایق شما به میگرهای مولتی ولتاژ نیاز دارید. میگرهای مولتی ولتاژ می توانند دو یا چند ولتاژ ثابت را به صورت مرحله ای مانند 500 ولت و بعد 1000 ولت به موضوع تحت تست اعمال کنند. در تست با ولتاژ های مختلف باید به دنبال هرگونه کاهش مقاومت در ولتاژ بالاتر باشید. نکته ی مهم این است که مقاومت کمتر در ولتاژ بالاتر نشانه ی ضعف عایق است.

در تصویر زیر نتیجه تست مقاومت عایقی در 500 و 2500 ولت را مشاهده می کنید. در این مثال بجای افزایش ولتاژ به صورت مداوم ابتدا تست با ولتاژ پائین مثلا 500 ولت انجام می شود. پس از تست ولتاژ پائین باید موضوع دشارژ شده و همان تست با ولتاژ بالاتر مثلا 2500 ولت انجام گردد. هرگونه تفاوت در دو تست بر اساس مگا اهم، یک هشدار برای ضعف مقاومت در ولتاژ بالاتر بوده و باید بیشتر بررسی شود. در مثال زیر منحنی ولتاژ بالاتر در مقایسه با ولتاژ پائین تر دارای مقاومت کمتری بر اساس مگا اهم و بوده و شیب افزایش آن نیز نرم تر است.

تئوری تست با ولتاژ مرحله ای کمی پیچده است اما سعی می کنیم آن را ساده نگهداریم. رطوبت و آلودگی مشخص شده با تست در ولتاژ های مختلف معمولا خیلی کمتر از مقدار قابل قبول در حالت سرویس هستند. با این وجود تاثیرات پیر شدن عایق و صدمات مکانیکی در عایق های خشک و تمیز ممکن است با این استرس کم مشخص نشود. به عبارت دیگر هنگام تست با ولتاژ ثابت، استرس وارد شده به عایق کمتر خواهد بود.
برای ایجاد استرس بیشتر می توان از تغییر خودکار ولتاژ بدون قطع و وصل دستگاه استفاده کرد. اگر ولتاژ به صورت مرحله ای و بدون قطعی افزایش پیدا کند، استرس بیشتری نسبت به کار عادی ایجاد خواهد شد. با استرس بیشتر به موضوع تحت تست، نقاطی که عایق ضعیف تری دارند مقاومت عایقی کل را به شدت تحت تاثیر قرار می دهند. مقاومت نقاط آسیب دیده به شدت در استرس های ولتاژ کاهش پیدا کرده و از محدودیت ها فراتر می رود. منحنی ترسیم شده از مقادیر پیاپی هنگام تست به خوبی کاهش مقاومت هنگام تغییر ولتاژ و ایجاد استرس را نشان می دهد.

در تصویر، منحنی تست با ولتاژ مرحله ای و مقایسه ی نتایج عایق خوب و بد را مشاهده می کنید. منحنی 1 یا منحنی پائینی، کاهش قطعی مقاومت با افزایش ولتاژ را نشان می دهد. این تغییرات نشانه ی یک مشکل در عایق است. منحنی 2 یا منحنی بالایی، شرایط مناسب در سیم پیچ همان موتور را پس از نظافت، حذف رطوبت و احیای عایق نشان می دهد.

شما باید ولتاژ تست را بین هر پله تا 60 ثانیه ثابت نگه دارید. این زمان کوتاه منحنی تغییرات مقاومت را تحت تاثیر قرار نخواهد داد. به صورت کلی این بازه ی زمانی برای هر بخش از تجهیز باید ثابت باشد. تمام جریان مربوط به جذب دی الکتریک ممکن است در این زمان حذف نشود ولی اندازه گیری مقاومت ها با شرایط یکسان انجام خواهد شد. با توجه به ثابت بودن زمان برای همه تست ها، منحنی ها و تغییرات مقاومت در این پروسه کاملا معنی دار می باشد. به عبارت دیگر شرایط اندازه گیری مقاومت در هر تغییر ولتاژ یکسان است.

در این تست ما به دنبال مقدار مشخصی از مقاومت عایقی نبوده و باید روی کاهش مقاومت در تغییرات ولتاژ تمرکز کنیم. در این تست نتیجه کاملا مستقل از دما و جنس عایق است. علاوه بر صحیح بودن اندازه گیری های نقطه ای و زمان-مقاومت، روش ولتاژ مرحله ای نیز بسیار مفید است. اگر روش ولتاژ مرحله ای یا Step Voltage به صورت برنامه ریزی شده و در زمان های مشخص تکرار شود، نتایج قابل اعتماد تری را ارائه می کند.

روش ولتاژ پله ای به صورت ویژه ای برای مشخص کردن رطوبت بیش از حد یا آلودگی ها در عایق استفاده می شود. استفاده از ولتاژ پله ای در تجهیزاتی که دارای ولتاژ نامی برابر یا بیشتر از حداکثر ولتاژ میگر هستند نیز استفاده شود. به عبارت ساده تر اگر چه ولتاژ نهایی میگر نمی تواند به موضوع تحت تست استرس ولتاژ بیش از حد نامی وارد کند ولی تست با دو لتاژ می تواند وجود اغلب آلودگی ها را مشخص کند.

به عنوان مثال فرض کنید تست اول عایقی شما بر اساس قرائت لحظه ای با 500 ولت مستقیم و در مرحله ی بعد با 2500 ولت مستقیم انجام می شود. حتی اگر ولتاژ دوم یا بالاتر معادل ولتاژ نامی تجهیز تحت تست باشد، مقدار کمتر مقاومت عایقی در تست با ولتاژ بالاتر معمولا نشانه ی وجود آلودگی، شکست عایقی و یا وجود مسیرهای دیگری بین عایق و زمین است.

ولتاژ اعمال شده در تست مرحله ای ترجیحا باید دارای نسبت 1 به 5 یا بیشتر مثلا 500 و 2500 ولت باشد. بررسی ها با توجه به اطلاعات نشان می دهد که تغییرات 25 درصدی در مقدار مقاومت عایقی با نسبت ولتاژ تست 1 به 5، معمولا به علت وجود رطوبت یا سایر آلودگی ها در عایق رخ می دهد.

میگرهای مدرن علاوه بر چند ولتاژ ثابت دارای قابلیت SV یا Step Voltage هستند. در این میگرها می توانید مقدار ولتاژ هر مرحله و زمان آن را تنظیم کنید. با فشردن دکمه تست در حالت SV دیگر نیازی به قطع و دشارژ موضوع نیست. میگر در روش SV با گذشت زمان تنظیم شده به یکباره ولتاژ را افزایش می دهد. این افزایش ولتاژ بدون قطعی بوده و به عایق استرس لازم را وارد می کند.

در تصویر زیر صفحه میگر 3127 کیوریتسو را مشاهده می کنید. این میگر می تواند حالت SV را در پنج مرحله انجام داده و مقدار مقاومت عایقی را روی صفحه نمایش دهد. به عنوان مثال بخش سمت چپ مربوط به تست SV در گام سوم با ولتاژ 3280 است. در این مرحله مقدار مقاومت 3.82 گیگا اهم و مجموع جریان های نشتی 860 نانو آمپر می باشد. حداکثر ولتاژ تنظیم شده در گام پنجم این تست معادل 5000 ولت خواهد بود.

در میگر 3128 کیوریتسو نیز ولتاژ تنظیم شده در 5 مرحله و با نسبت 1 به 5 افزایش پیدا می کند. میگر 3128 می تواند گراف و مقادیر مقاومت هنگام تغییرات ولتاژ را ثبت کرده و وضعیت عایق را به خوبی نشان دهد. هر گونه کاهش مقاومت با افزایش ولتاژ می‌تواند نشانه‌ی تخریب عایق باشد.

در تصویر زیر نتیجه ی یک تست انجام شده با میگر کیوریتسو 3128 را در نرم افزار مشاهده می کنید. این تست از 500 ولت آغاز شده و تا 2500 ولت ادامه پیدا کرده است. هر تغییر ولتاژ معادل 500 ولت بوده که در 5 مرحله و بدون وقفه انجام شده است. منحنی پله ای مربوط به تغییرات ولتاژ و منحنی بالا مربوط به تغییرات مقاومت است. با توجه به ثابت بودن وضعیت مقاومت در استرس های ولتاژی می توان وضعیت عایق را خوب تلقی کرد. در تست های SV می توان ولتاژ شروع و زمان تغییرات ولتاژ هر پله را تنظیم کرد.

میگر با ولتاژ رمپ

افزایش ولتاژ پله ای برای ایجاد استرس در عایق و شناسایی وضعیت آن است. در این مدل افزایش ولتاژ به یکباره یا پله ای انجام می شود. برخی از میگرها مانند 3127 کیوریتسو دارای مدل افزایش تدریجی یا رمپ نیز هستند. در حالت رمپ تغییرات ولتاژ به نرمی انجام شده و هدف مشخص کردن حداکثر ولتاژ پایداری عایق است.

تست رمپ می تواند به دو شکل Break Down یا Burn انجام شود. در مدل Ramp و گزینه ی Break Down، میگر ولتاژ را افزایش داده و در صورت شکست عایقی بلافاصله خروجی را قطع می کند. در این تست ولتاژ خروجی میگر، مقاومت و برخی پارامترهای دیگر نمایش داده می شود. حالت Burn به معنی سوزاندن بوده و در این روش خروجی میگر قطع نخواهد شد.