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产品电学性能检测(完整版可以共享,拒绝转载)

产品电学性能检测

产品电学性能检测主要有两个方面,一是反映产品功能、使用范围及精度的电量和电参量指标的测量;二是产品用电安全性能的检测。对于某些产品,检查其用电安全性能(如家用电器的安全性检查),不仅能反映产品的质量,而且关系到保证使用者的人身安全,所以更值得重视。
本章主要介绍机电产品电学性能检测的原理、方法、常用仪表及其选用原则。

7—1 产品电学性能检测基础
一、电 学 度 量 器 件
电学度量器件是测量单位的复制实体,主要用于电学性能检测中的精密测量或校对仪器仪表,保证量值的准确传递,根据其准确度的高低,可分为基准器件、标准器件和工作量具三大类。电气测量常用的标准器件有标准电池、标准电阻和标准电容。电学基准器件有安培基准器、伏特基准器件的研究也取得了很大的进展。所谓自然基准,是根据物质粒予运动的恒定性定义的基准。现已有根据质子回旋磁比建立的电流基准;根据交流约瑟夫逊效应建立的电压基准;根据克里青效应建立的电阻基准。
电学基准器件是现代科学技术成就所能达到的最高准确度的、体现测量单位的实体,由国际及各国的最高计量部门保存。在国际上由国际计量局保存。在我国由中国计量科学院保存。
电学标准的传递是以基准器件的电学单位,按检定系统逐级向标准量具、工作量传递。工作量具由标准器定标后,可用于生产、科研及工程测量等方面。因此,对于度量器件的要求是:
(1)准确度高,即其实际值与所标明的“额定值”应尽量接近。
(2)稳定性好,即其实际值随时间变化很不。
(3)可靠性高,即受外界因素(如温度、湿度等)的影响小。

二、常用检测仪表及其使用
1.电压表
电压表是用于测量电压的仪表,又称伏特表。低量程的叫毫伏表、微伏表。
常用电压表有磁电式、电磁式、电动式和数字式。磁电式多用于测量直流电压、电磁式用于交流电压测量,电动式和数字式可供测量交、直流电压两用,并能达到很高的准确度。
用电压表测量电压时,与被测电路的两端并联。因此电压表的内阻大小会影响测量精度,内阻越大,对测量电路影响越小,结果越接近真实值。一般测试中,除电气强度测量项目外,电压很少超过600V。如电压超过600V,应采用串接电阻分压或配电压互感器(交流),选用电压互感器,要按被测量电压等级的大小配以相应的电压表,考虑到准确度要求,互感器要比仪表高两个等级。使用电压互感器要特别注意人身和仪表安全,要求按一定线路接线,互感器外壳要接地,二次线圈不准短路,尽离远离外界强电磁场,切断电源时,应该将电压缓慢减小到零。
2.电流表
电流表是用于测量电流的仪表,又称安培表。低量程的叫毫安表、微安表。
测量直流电流多选用磁电式电流表,测量交流电流选用电磁式或电动式仪表。测量电流时,将电流表串接在被测电路中。电流表内阻越小越好,它应比负载电阻小得很多,以免影响电路的工作状态,给测量带来误差。
通常采用加分流器或使用电流互感器的办法来扩大电流表的测量范围。分流器是用一个比电流表的内阻还小的电阻与电流表并联使用,按照不同的电阻比例,使大部分电流通过分流器,而使通过电流表的电流越小,从而扩大电流表量程。电流互感器是一次线圈匝数少,二次线圈匝数多的特殊变压器,主要用于大交流电流的测量。使用时,要绝对禁止二次线圈开路,否则将危及仪表和人身安全。
3.万用表
万用表又称为繁用表或多用表。一般的万用表可以用来测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等,有的万用表还可以用来测量交流电流、电容、电感以及晶体管的某些参数。由于万用表能测量多种电量和电参量,测量量程多,且便于携带,使用方便,因此万用表是电气工程人员的测试及维修工作中最常使用的仪表之一。
万用表有模拟式、晶体管式和数字式的。晶体管式万用表灵敏度高,数字式万用表的功能多,并有量程自动调整功能,所以使用起来更方便。但必须注意正确使用万用表,确保安全。使用完毕后,应将转换开关旋至最高交流电压档,以防止转换开关在欧姆档时两支测试棒(表笔)接触短路,将万用表烧坏。
4.兆欧表
兆欧表是用于测量绝缘电阻的仪表,是一种简便的测量大电阻的指示仪表,标度尺的单位是“兆欧”(1兆欧=106Ω)。因其结构的主要组成部分是一个手摇发电机和磁电式比率表,所以又称“摇表”。

兆欧表的原理电路如图7—1所示,虚线框内表示内部电路,被测绝缘电阻Rj接于兆欧表的“线路”和“地线”端钮之间。此外,在“线路”端钮的外圆还有一个铜质圆环(图中虚线圆),叫保护环,又叫屏蔽接线端钮,直接与发电机负极相接。从图上可以清楚地看出,动圈1、内附电阻Ro与被测电阻Rj相串联,组成一回路;动圈2与兆欧表内附加电阻RU相串联,均联接于同一手摇发电机的两端,使其承受相同的电压。
动圈1支路的电流I1与被测绝缘电阻Rj的大小有关,被测绝缘电阻越小,I1就越大,磁场与I1相互作用而产生的力矩M1就越大,使指针向标度尺“0”的方向偏转也就越大。动圈2所通过的电流与被测绝缘电阻无关,仅与发电机电压U及兆欧表附加电阻RU有关。若把M1看作是转动力矩,那么通过动圈2的电流I2产生的力矩M2为反作用力矩。当被测电阻Rj的数值改变时,I1的大小以及I1/I2的大小也随着改变,M1、M2两力矩互相平衡的位置也相应地改变。因此,兆欧表的指针偏转到不同的位置,指示出所测绝缘电阻Rj的数值。
由于兆欧表指针的示值取决于两个线圈中电流的数值之比,所以又称之为“比率表”。
兆欧表的选用,主要是根据其额定电压和测量范围。电压高的电力设备,对绝缘电阻值要求大一些,因而须选用耐高压的兆欧表。例如,瓷瓶的绝缘电阻值一般在1000MΩ以上,至少要用2500V以上的兆欧表才能测量。一些低压电器,内部绝缘所能承受的电压不高,为只能选用500V的兆欧表。表7—1列举了选择兆欧表的例子。

表7—1 兆欧表的选择举例
被 测 对 象 被测设备的额定电压 所选兆欧表的电压
线圈的绝缘电阻 500以下 500
线圈的绝缘电阻 500以上 1000
发电机线圈的绝缘电阻 380以下 1000
电力变压器、发电机、电动机线圈的绝缘电阻 500以上 1000~2500
电气设备绝缘 500以下 500~1000
电气设备绝缘 500以上 2500
瓷瓶母线刀闸 2500~5000

选用兆欧表时,其测量范围不要过多地超出被测绝缘电阻的数值,以免读数时产生较大的误差。
使用兆欧表要严格按要求接线、拆线。测量前必须切断被测设备的电源,并接地短路放电。决不允许用兆欧表测量带电设备的绝缘电阻,以防发生人身和设备事故。转动手摇发电机的速度一般以120r/min为好。
5.功率表
用于测量功率的仪表称作功率表。因功率的计量单位是瓦特,所以又叫瓦特表。

功率表的原理线路如图7—2所示。其中,定圈串联接入电路,通过定圈的电流就是负载电流I,因此定圈为功率表的电流线圈。动圈与附加电阻Rft串联后并联接至负载,这时联接到动圈支路两端电压就是负载电压U,即动圈为功率表的电压线圈。仪表指针偏转与电压、电流,以及二者间的相角差余弦的乘积成正比,因此功率表不仅可以测量直流电路的功率,也可以测量正弦和非正弦交流电路的功率。
选择功率表的量程,必须使电流量限能容许通过负载电流,电压量限能承受负载电压,这样,测量功率的量程就自然足够了,功率表的正确接线,必须遵守“发电机端”的接线规则。即功率表标有“”号的电流端钮接至电源的一端,而另一电流端钮则接至负载端。电流线圈是串联接入电路中的;功率表中标有“”号的电压端钮,可以接至电流端钮的任一端,另一个电压端钮则跨接到负载的另一端,功率表的电压支路是并联接入电路的。否则,功率表的活动部分将会朝相反方向偏转,这样不仅无法读数,而且仪表指针也容易打弯,这是不容许的。

三、检测仪表的选择
合理地选择检测仪表是指在保证产品质量检测要求的前提下,恰当地确定仪表的类型、精度、量程及内阻等。
1.根据被检测参量的性质选择仪表
根据被检测参量是直流还是交流,应选用相应的直流仪表或交流仪表。
测量交流电量时,应区分是正弦波还是非正弦波。如果是正弦波电流(电压),只需测出其有效值,即可换算出其他数值,采用任一种交流电流表(电压表)均可。如果是非正经弦波电流(电压),则应区分是测量有效值、平均值、瞬时值还是最大值。其中,有效值可用电磁式或电动式的电流表(电压表)测量;平均值用整流式仪表测量;瞬时值用示波器观察;最大值可用带峰值保持的仪表测量。
测量交流量还应当考虑被测量的频率。一般万用表的刻度是按50HZ正弦波电流(电压)划分的,不宜测量其他频率的交流量,否则结果不准确。
2.根据被检测的项目选择仪表
如果被检测的项目是电压,则选择电压表;被检测的项目是电流、功率、功率因数,就相应选择电流表、功率表、功率因数表;测量绝缘电阻就要用兆欧表。
3.根据标准要求的准确度等级选择仪表
测量仪表可分为0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0七个等级。通常准确度为0.1至0.2级的仪表用作标准表及作精密测量用;0.5至1.5级的仪表用于实验室一般测量;1.0至4.0级仪表用于一般生产测量。
仪表的准确度越高,测量结果也越可靠。选用仪表时,要根据检测标准要求,选用合适准确度的仪表,以保证测量结果的误差被限制在容许的范围之内。但是,不应该盲目选用高准确度的仪表。仪表的准确度越高,价格越贵,维修也困难。因此,能用准确度较低的仪表满足测量要求时,就不要选用高准确度的仪表。
4.根据被测参量的大小选用仪表
在选用仪表时,不应使被测量值超过仪表的满量程,否则会导致仪表的损坏,一般可按被测量为仪表量程上限的1/2到2/3选用仪表,因为用大量程仪表测较小的量,测量误差将会增大;同时还要注意,同一只仪表的不同量程,其误差值也不一样。例如,用一只1.0级的0~5~10A的电流表测4A的电流。若用0~10A的量程,可能产生的误差为10×1.0%=0.1A;如果选用0~5A的量程,则可能产生的误差为5×1.0%=0.05A。在不知被测量值大小的情况下,可先用大量程,然后再换小量程,这样既可以防止仪表过载损坏,又能取得精确的测量数据。
5.根据测量线路及测量对象的阻抗大小选择仪表内阻
选择仪表时,要考虑测量线路及被测对象的阻抗大小对测量准确度的影响。如图7—3所示的电路,当需要测量电阻R两端的电压时,电压表与R相关联。如果仪表的内阻相对于被测对象R的电阻值不是足够大时,电压表的接入将严重改变电路原有工作状况,造成很大的误差,甚至根本不能测量。当电压表内阻RV≥100R时(R为与电压表关联的被测对象的总电阻),一般可以忽略电压表内阻的影响。
对于电流表来说,测量时它是串联接入被测电路的,如图7—4所示。为了使电流表的接入不致过多地影响原来电路的工作状况,要求电流表内阻越小越好。当电流表内阻RA≤R/100(R为与电流表串联的总电阻)时,一般可以忽略电流表内阻的影响。

选择仪表时,除了应考虑的上述问题外,还应注意使用场所及工作环境条件,如外界的磁场、温度和湿度等的影响。

7—2 产品电功率测量

电功率测量是产品电学性能检测的重要内容之一。本节仅介绍在直流、单相和三相交流电路中测量电功率的常用方法。
一、直流功率的测量
直流功率P为电压U与电流I的乘积,即
P=UI (7—1)
利用电流表和电压表间接测量直流功率的线路如图7—5所示。图a为电压表前接线路,图b为电压表后接线路,两者的测量结果略有差别。在图a中,电压表所测的是负载和电流表的电压之和,因此按式(7—1)计算所得的功率比较测的负载功率多了电流表的功耗;

在图b中,电流表所测的是负载和电压表中的电流之和,因此按式(7—1)计算所得的功率比被测的负载功率多了电压表的功耗。
一般情况下,考虑到电流表的电压降很小,所以多用图a接法,但当测量低压大电流的功率时,电流表的电压降比较显著,这时宜用图b中,此外,在精密测量中,应考虑仪表功耗,故对测量结果需要进行校正。若采用图b的接法,由于电压表的功耗容易计算,所以便于从测量值中消除。

二、单相交流电路有功功率的测量
测量单相交流电路有功功率可以直接将功率接入线路。功率表有图7—6a、b两种不同的接线方式。图a所示为功率畏“电压线圈发电机端”是向前接到电流线圈的发电机端的,简称“功率表电压线圈前接”。在这种情况下,功率表电流线圈中的电流虽然等于负载电流,

但是功率表电压支路两端的电压等于负载电压加上功率表电流线圈的电压降,即在功率表的读数中多了电流线圈的功率消耗IR1(I为负载电流,R1为功率表电流线圈的电阻)。此接法比较适合于负载电阻远远大于电流线圈电阻的情况下,因为功率表本身的功率消耗对测量结果的影响较小。图b电路中,功率表电压线圈“发电机端”是向后接到电流线圈的非发电机端的,简称“功率表电压线圈后接”。在这种情况下,功率表电压支路两端的电压虽然等于负载电压,但电流线圈中的电流却等于负载电流加上功率表的电压支路的电流,即功率表的读数中多了电压支路的功率消耗U2/RV(U为负载电压,RV为功率畏电压支路的总电阻)。因此,此接法比较适用于负载电阻远比功率表电压支路电阻小得多的情况,这时功率表消耗对测量结果的影响较小。

如果被测电路的电压过高、电流过大,则用互感器接入仪表,连接线路如图7—7所示。

三、三相有功功率的测量
根据三相电路中电源与负载的连接方式,有三相三线制和三相四线制两种,测量有功功率可以分别用一个、两个或三个单相功率表,通过一定的连接方式来完成。
1.一表法
在三相四线制电路中,当电源和负载对称时,只要有一个功率畏按图7—8的线路连接,就可以测量其功率。功率表的电流线圈串联接入三相电路中的任一相线,通过电流线圈的电流为相电流;功率表电压线圈的发电机端接到电流线圈导线,而非发电机端接到中线。这样,加在功率表电压支路上的电压等于相电压。而功率表两个线圈中电流的相位差也就是负载的相电流和相电压之间的相位差。因此,功率表的读数是三相四线制中对称负载一相的功率,将读数乘以3就是三相电路的总功率。即
P=3W(W) (7—2)
式中,W为功率表的读数。
一表法同样能适用于完全对称的三相三线制电路,如果电路的中点可以接线,可采用图7—8的接线方式。如果电路的中点不便于接线,则可用图7—9所示的线路连接,用两个与仪表电压支路相同值的阻抗接成星形,作为人工中点。

2.两表法
图7—10所示为用两个功率表测量三相三线制电路功率的接线方式。图中,功率表W1的电流线圈串联接入A线,通过线电流IA;电压支路的发电机端也接在A线,而电压支路的非发电机端接至C线,这样加在功率表W1上的电压为UAC。功率表W2的电流线圈接在B线,通过线电流IB,电压支路发电机端也接在B线,非发电机端接在C线,这样加在功率表W2上的电压UBC。可以证明,这种接线方式两个功率表的读数之和等于三相电路的总功率,
P=W1+W2(W) (7—3)
采用两表法测量三相功功率时,有以下几点值得注意:
(1)两表法测量三相总功率只适用于三相三线制电路,不适用于三相四线制不对称的电路;
(2)两表法测量时,两功率表的电流线圈任意串联接入两线,使通过电流线圈的电流为三相电路的线电流(电流线圈的发电机端必须接到电源侧)。两功率表电压支路的发电机端必须接到功率表电流线圈所在的线,而两个功率表电压支路的非发电机端必须同时接到第三线;
(3)用两表法测量三相功率,电路的总功率等于两个功率表读数的代数和。也就是说,必须注意每个功率表读数的相应符号;
(4)测量时,若其中一个功率表出现零或负的数值,必须把该表电流线圈的两个端钮反接,防止表针损坏。反接后,指针转为正向,但实际上读数应为负值。这时三相电路的总功率等于两个功率表读数之差。

3.三表法
对三相四线制不对称系统,必须使用三相功率表来测量功率,接线方法如图7—11所示。

每一个功率表的接线和测量对称三相四线制时的接法一样,只是把三个功率表的电压支路的发电机端接到该功率表电流线圈所在的线上,非发电机端都接到中线上。这样,每个功率表测量一相的功率,三相电路总的功率就等于三个功率表读数之和,即
P=W1+W2+W3(W) (7—4)

四、产品的功率检测
功率是电气产品的重要质量指标之一。这里简介电熨斗和三相异步电机功率的检测。
1.电熨斗功率偏差测定
一般电熨斗用单相供电方式,测量功率可以按图7——12接线。对普通型电熨斗用断续

供电方式,使底板温度保持在230±10℃范围内,20min后测量功率。对调温型电熨斗,将调温器置于最高档温度位置,通电20min后测量功率。功率偏差按下式计算:

式中 rP——功率偏差;
PH——额定功率〔W〕;
P——实际消耗功率〔W〕。
2.三相异步电机功率检测
三相异步电机采用三相三线供电方式。图7—13为功率测量电路,采用二表法测量,功率表W1接入电压UAB和电流IA回路;功率表W2接入电压UCB和电流IO回路。测量时,先将电流互感器二次侧短路(合上短路开关K2),再合上电源开关K1,使电动机在额定电压下起动,待电动机转速正常后,拉开互感器二次侧短路开关K2,便可读出两表的功率值。若电机空载,则两表功率值的代数和即为空载损耗。


7—3电气安全性检测

防止人身触电、火灾和电器产品运动部件发生故障等是电气安全性的重要指标。对于电器产品,不仅要求在正常使用条件下安全可靠,而且在各种错误操作和非正常运行状态下,也不会出现危险。这样,就需要对电气产品进行安全性检测,确保产品安全、可靠。
电气安全性检测的主要项目有:防触电检查,绝缘电阻测量,电气强度试验,泄漏电流测量,接地电阻测量,温升试验,湿热试验,淋水试验,潜水试验,电气间隙和漏电距离测量,耐久性试验,稳定性试验,非正常运行试验等。各种产品的检测内容和指标均应按产品标准执行。
本节仅介绍几种普通常用的检测项目。
一、 防 触 电 检 查
电器产品必须保证人体不与其带电部分发生意外接触,防触电检查常用测试指进行检验,测试指是模拟人的手指功能而设计的,标准试验指结构如图7—14所示。检验时,在试指前端位置串接一个指示灯,能通过不小于40V的安全电压。当试指日日和正常工作的产品任何可能的部位接触时,若指示灯不亮则认为这一部位为安全位置,若指示灯亮,则认为这一部件为不安全位置。

除了被测产品上需用工具可拆的部件以外,应检查产品的所有位置。即使是产品上的指示灯装在可拆盖后面,而装拆指示灯也会产生人与灯座上带电部分偶然接触,故也得检查。油漆、瓷漆、普通纸、棉织物、金属部件上的氧化膜、玻璃粉及密封膏等都不能作为防止与带电部件发生意外接触的保护,均不应该漏检。

二、绝 缘 电 阻 测 量
1.绝缘电阻
绝缘电阻R是和试件接触的电极间直流电压与电极间通过的稳态电流之商,即

式中 U——施加于试件的直流电压(V);
I——通过试件的稳态电流(A);
R——绝缘电阻(Ω)。
绝缘电阻由试件体积内部的体积电阻与试件表面电阻并联组成。测定的绝缘电阻,一般是指产品带电部分与外露非带电金属部分之间的电阻。这两部分组成绝缘结构。
有些电气产品标准只规定了热态绝缘电阻值,常态条件下的绝缘电阻值由生产工厂自行掌握。如果常态绝缘电阻值低,说明绝缘结构中可能存在某些隐患或受损,如电机绕组对外壳的绝缘电阻低,可能在嵌线时绕组的漆包线与槽绝缘受到损伤所致。如果突然加上电源或切断电源以及由于其他缘故,电路中产生过电压,有可能绝缘损伤处造成击穿,对人身安全产生威胁。
IEC标准规定,测量带电部件与壳体之间的绝缘电阻(如有电热元件,应将它断开)时,基本绝缘条件的绝缘电阻值不应小于2MΩ,加强绝缘条件的绝缘电阻值不应小于7 MΩ。
2.绝缘电阻的测量
测量绝缘电阻的方法很多,有用兆欧表、检流计、静电计和高阻计的直接测量法;用电桥、比较电流的比较测量法;用静电计充电测量法等。但工程中一般常用兆欧表直接测量。因为兆欧表测量最为简便,仪器结构简单、易于携带、读数稳定,特别适用于户外的预防性试验。但灵敏度不高,只能测到100MΩ。
测量时,将被测产品脱离电源,然后从兆欧表上的“线路”和“地线”端钮上分别引出两根导线,接至被测产品的受测部件,以120次/min的速度平稳地摇动手柄约1min,待指针稳定后,读出绝缘电阻值。测量潮态绝缘电阻值时,被测产品须经过规定的潮态试验周期后,在潮湿箱内测量。
3.影响测试结果的几个因素
(1)温度影响
绝缘材料中含有一定的杂质,杂质分子随温度的升高会加剧离解,使绝缘材料的体积电阻急剧下降,绝缘电阻降低。因此,标准中只规定热态绝缘电阻值,而对常态(或叫冷态)绝缘电阻值未作规定。工厂的产品出厂试验只能在常态条件下进行,但最终应满足热态绝缘电阻值。
值得注意的是,我国南方沿海各地或有梅雨季节的地区,气候潮湿,绝缘材料的表面吸附水分较多,加之表面受到一定污染,在常态时,绝缘电阻值会急剧下降。当被测产品经过温升试验后,由于吸附水分的蒸发,此时测量出的绝缘电阻值可能高于常态数值。因此对基本绝缘规定在任何条件下,其电阻值都不应小于2 MΩ。
(2)时间影响
一般要求在摇转兆欧表约1分钟,指针偏转稳定后读数。由于测量的电路中除有决定绝缘电阻的泄漏电流外,还有分布电容电流和材料的吸收电流,这两种电流是随时间而衰减的,最后泄漏电流才稳定在某一值。
(3)接线和操作的影响
从兆欧表两接线端引出的导线,不能使用双股绝缘或绞线,因两根导线间绝缘的缺陷会影响测试结果,使测定值小于真实值。另外,操作兆欧表摇把忽快忽慢也会影响测量数据的正确性,必须匀速平衡操作。
(4)读数误差
兆欧表的表盘刻度不均匀,在高绝缘电阻值段难以读准数值,容易出现误差。此外,不能在强电磁场的场合使用。

三、电 器 强 度 试 验
电器强度试验是在对产品施加一定电压,经过一段时间后,若不发生击穿现象,则判断产品合格。试验时施加的电压值一般高于该产品的工作电压。电器产品的质量检查都采用此方法。但该试检的结果只能说明产品能否承受得住该试验电压,而不能说明产品的绝缘强度究竟有多高。进行绝缘材料的应用研究和电器设备的设计试制时,必须测定绝缘强度,这时需要采用击穿试验。
1.电器强度试验方法
电器强度试验有两种:一种是直流耐压试验,另一种是交流工频工频耐压试验。一般是采用前一种方法。另外有一些虽然不是直流供电的电器产品,但由于其电容量很大(如电力电容器、长电缆等),工频试验变压器的容量不能满足要求而又没有补偿电抗器时,也可以做直流耐压试验。由于直流和交流工频下击穿的机理不同,在做耐压试验时所加的直流试验电压要比工频下的工作电压高。交流工频耐压试验与产品实际运行情况较接近,且电压较高,是鉴定产品的有效方法。这里主要介绍交流工频耐压试验方法。
采用交流工频下的电器强度试验,必须有一套高压试验装置。其中包括高压试验变压器、高压器、电压测量系统以及控制和保护装置等。耐压试验机包含有这些内容。图7——15是手动升压试验装置线路图。图中,M1是装在安全门上的限位开关,只有安全门闭上时M1才闭合。M2是装在调压器底部的限位开关,只有当调压器降到“零”位置时M2才闭合。K2为接通控制回路的开关,K1为切断控制回路的分开关。继电器J带动5个常开点和一个常闭点,其中J1、J2起自锁作用,即当控制回路接通,J1、J2闭合,这时即使K2、M2打开,控制回路也不会被切断。J3、J4闭合使调压器接通电源,绿灯亮说明电源有电,红灯亮说明调压器接通电源,可以进行升压试验。一旦被测产品发生击穿,过电流继电器PM动作,打开常闭点PM1,于是控制回路被切断,J3、J4打开,切断调压器上的电源。如果在升压过程中,发生意外情况需立刻切断变压器电源时,只需按K1就可以实现。图中高压器由电动机来驱动,加上适当的电路,可以改成自动升压试验装置。

2.试验电压的选取
试验电压要求为工频50HZ的正弦波,其波形畸变不得超过5%。试验电压值和施加试

表7—2 电器强度试验电压值
施加试验电压的部件 试验电压(V)
Ⅲ类电器 Ⅱ类电器 其他电器
1.带电部件和仅用基本绝缘与带电部位隔离的壳体之间
带电部件和用加强绝缘与带电部位隔离的壳体之间
2.不同极性的带电部件之间
3.对于双重绝缘的部件仅用基本绝缘与带电部件隔离的金属部件和:
带电部件之间
壳体之间
4.用绝缘材料做衬里的金属壳或金属盖与贴在衬里内表面的金属箔之间
5.与手柄、旋钮、夹件等接触的金属箔和它们的轴之间(如果万一绝缘失效使这些轴带电)
6.壳体与用金属箔包着的电源线之间或与电源线相同直径的金属棒之间(此金属棒插在电源线的位置上,固定在绝缘材料的入口套管、电线固定器等之中)
500


500














3750
1250


1250
2500
2500


2500



2500
1250

3750
1250


1250
2500
1250

2500
(1250)



1250

验电压的部件应按标准执行。表7—2为GB4706•1-84中规定的值。表中,Ⅱ类电器即在防触电保护方面,不仅依靠基本绝缘,而且还具有附加的安全预防性措施。该类电器采用双重绝缘或加强绝缘结构,但没有保护接地或依赖安装条件的措施。Ⅲ类电器即在防触电保护方面,依靠安全特低电压供电,同时在电器中的任何部件均不会产生比安全特低电压高的电压。
试验时升压必须从零开始,不可冲击合闸。电压由零上升到试验电压的40%可不受升压速度的限制,而以后则应均匀升压,速度为第秒3%的试验电压。在试验电压下保持一定的规定是为了控制电压的作用时间,同时也为了避免因电压突增或突降而造成高压脉冲对试件的损害。对于大批量生产,有的标准中还规定,出厂试验可以将试验电压值提高20%,试验时间由1min缩短到1s,以适于节省试验时间。
试验电压的测量方法很多。如利用球隙放电、静电电压多、旋转伏特计等直接测量高压,也可以将高压变换为低压进行测量。如采用互感器、分压器等。还可以通过测量试验变压器本身低压绕组的电压或测量绕组的电压来换算出高压端的试验电压。这些方法各有优缺点,应根据实际需要合理选用,但测量误差要求不大于3%。
由于电器强度试验要用比较高的电压,因此必须重视人身及设备的安全。试验电压很高,当试件击穿或球隙放电时,将有很大的电流通过接地线。如果接地电阻比较大,就会显著升高接地线的电位而造成危险,因此必须有良好的接地。进行高压试验时,一定要严格执行高电压操作规程。

四、泄 漏 电 流 测 量
1、泄漏电流
泄漏电流是指在直流高压下通过被测试件的电流。泄漏电流的试验与测量绝缘电阻本质上是相同的,所不同的是施加于试件的直流电压比测量绝缘电阻时更高。这样,一方面因泄漏电流较大,不需要放大器就可以直接用微安表来测量,因此测量结果的重复性较好。另一方面由于绝缘中存在的某些缺陷或弱点,只有在较高电场强度下才能暴露出来。因此,在较高的电压下,测出泄漏电流的变化规律,可以从中判断绝缘体内是否存在缺陷。正因为如此,在电力设备中,经常将泄漏电流试验作为预防性试验项目之一。
2、测量方法
泄漏电流的测试采用直流电源,一般由高压整流设备供给,可随着调节,根据被测试产品的电压等级,施以相应的试验电压,用微安表监视泄漏电流的大小。图7—16为试验装置的原理图,被测试件与直流高压电源及微安表串联,微安表可按不同的试件接在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个不同的位置。

当试件一端接地时,如果试验用的高压直流电源一端接地,则微安表只好接在高压端,即图7—16a中Ⅰ处。这时微安表处于高电位,测试时,必须采取安全措施。
如果试验电源两端都对地绝缘,则可将微安表串接在电源与地之间,即图7—16a中Ⅲ处。有些专用于测量泄漏电流的装置,就把微安表固定在这个位置。这种接法虽然安全方便,但高压端(包括高压引线、保护电阻和滤波电容器等)对地的泄漏电流也会流经微安表而造成测量误差。因此,测量前先不接试件,将电压上升到测量值,这时微安表最好无读数;如果有很小的读数(与测量的泄漏电流比较),可记下此读数I1;以后再接上试件测得电流为I2,则试件的泄漏电流为
I=I2-I1 (7—7)
如果不接试件,微安表的读数很大(接近测量的泄漏电流),则必须采取措施消除这部分漏电流,例如加强高压端对地的绝缘,高压引线采用屏蔽线,并把屏蔽接地等。
如果试件可以不接地,则将微安 接在试件与地之间,即图7—16 a中Ⅱ处。这种接法最合适,既可避免高压端对地漏电流,又能安全地测量。
为了使微安表读数稳定和安全,最好采用图7—16b的接线方法。微安表串接一电感L、并接一电容器C,可以减少读数的不稳定。放电间隙G是用来控制A、B之间的电压。如果试件击穿,或R、L、微安表以及接地点没接好或烧坏时,A点将出现高电位,这时放电间隙放电,使A点基本上处于地电位。电阻R的阻值以电流超过微安表量程,瞬间是否使放电间隙放电来确定,即

式中 U——放电间隙G实际放电电压(V);
I——微安表满量程电流值(μA)。
图中,C=0.5~5μF,耐压300V。L值通常为几十毫亨至一亨。
泄漏电流的试验,是在规定的直流电压值下,测定一定时间内通过试件的电流值。有时为了进一步分析绝缘状态,还必须绘制泄漏电流与电压或泄漏电流与时间的关系曲线。
测定泄漏电流时,规定的试验电压值是指试件两端的电压,最好用静电伏特计直接测量。试验电压一般是几千到几万伏。如果是做电压与泄漏电流的关系曲线,则在各试验电压值下都应停留一定时间,然后再读取电流的读数,以避免充电电流对测量结果的影响。

五、接 地 电 阻 测 量
1.接地电阻
接地电阻系指当电流由接地体流入土壤时,土壤中呈现的电阻。包括接地体与设备间的连线、接地体本身和接地体与土壤间电阻的总和。数值等于接地体对大地零电位点的电压和流经接地体电流的比值。按通过接地体流入地中的冲击电流,求得的接地电阻,称为冲击接地电阻;按通过接地体流入地中的工频电流求得的接地电阻,称为工频接地电阻。一般未说明为冲击接地电阻者,均指工频接地电阻。
接地体(又称接地电极)是埋入土壤中的一个或一组互相连接,并直接与大地接触的金属导体。把电器设备的接地部分与接地体连接起来的导线,叫做接地线。
在接地体周围的电流密度大,致使电压降落也大。而电流密度的大小与距接地体距离的平方成反比,因此在一定范围之外,由于电流密度接近于零,该处即可作为大地的零电位点。
对产品接地电阻的测量,实际上是测量产品上的接地端子或接地线至易触及非带电金属表面的电阻值。根据标准规定,0类电器没有接地装置,Ⅱ类电器不准有接地装置,Ⅲ类电器因是使用不超过50V的安全特低电压,没有必须使用接地装置,因此只有0Ⅰ类和Ⅰ类电器才有接地端子或接地线。标准还规定。接地螺钉应是不易腐蚀且导电性好的铜或铜合金材料制成,接地线应为黄绿双色铀芯绝缘软线,截面积不小于0.75mm2。从接地端子至易触及非带电金属表面的电阻值不得超过0.1Ω,从地线的接插端(插头端)至易触及非带电金属表面的电阻值不得大于0.2Ω。
2.产品接地电阻测量方法
图7—17为产品接地电阻测量线路图。测量时,调节自耦调压器TY,开关K置向②,使降压变压器JB空载,电压不超过12V,再调节可变电阻R,使电路中电流为电器额定电流的1.5倍或25A(两者中选较大值)。然后将开关K置向①,测量电器的接地端子或接地线与易触及非带电金属表面(或壳体)之间的电压降,并根据测得的电流和电压降计算出电阻值。

式中 RE——接地电阻值(Ω);
V——接地端子或接地线与易触及非带电金属表面的电压降(V);
I——电路中的电流(A)。


六、洗衣机的安全性能检测
洗衣机是应用较广的家用电器,其安全性能检测可按GB4289-84家用电动洗衣机的安全要求进行。这里只对其中几项作简单介绍。
1.绝缘电阻测量
洗衣机的带电部分与外露非带电金属部分之间的绝缘电阻应不小于下列数值:
(1)热态绝缘电阻不小于2MΩ;
(2)潮态绝缘电阻不小于2MΩ;
(3)不接地的外露非带电金属部分(如大部分装在塑料仪表盘上的金属标牌都未接地),潮态绝缘电阻不小于7MΩ;
(4)淋水绝缘电阻不小于2MΩ;
(5)溢水绝缘电阻不小于2MΩ;
测量时,将洗衣机带电部分与外露非带电金属部分联至兆欧表的端子上,采用本节“绝缘电阻测量”中的方法。
测量淋水绝缘电阻时,应将洗衣机平稳放置,盖好上盖,从距地面2m高处,以10L/min的流量向洗衣机上部均匀淋水5min,用500V兆欧表连续监测带电部分与外露非带电金属部分之间的绝缘电阻。试验时,定时器或开关应处在接通位置。
测量溢水绝缘电阻时,应先将洗衣机平稳放置,以20L/min的流量向洗衣机桶内连续注水,使洗涤桶上溢水5min,用500V兆欧表连续监测带电部分与外露非带电金属部分之间的绝缘电阻。试验时,定时器或开关应处在接通位置。
2.电器强度试验
洗衣机的带电部分与外露非带电金属部分之间,应能承受1min的电器强度试验,而不发生闪络或击穿现象。试验要求如下:
(1)试验电压
试验电压为单相交流5HZ正弦波。热态试验电压值为1500V;潮态试验电压值为1250V;不与接地装置相连的外露导电金属部分的潮态试验电压为3750V。
(2)测试条件
热态电器强度试验在热态绝缘电阻测试后进行;潮态电器强度试验在潮态绝缘电阻测试后,在潮湿试验箱内进行。
(3)测试方法
测试方法见本节“电器强度试验”。试验开始时,施加的电压不超过试验电压的一半,然后在10s内逐渐升吭至试验电压全值,并持续1min。
当产品进行本项目的出厂检验时,试验电压提高至全值的125%,持续时间为1s。
3.泄漏电流测量
泄漏电流的测量应在热态情况下(即温升试验之后),洗衣机的工作状态保持不变,将洗衣机放在绝缘垫上,使电源电压升至额定值的1.1倍,测量洗衣机的外露非带电金属部分与电源线之间的泄漏电流。当洗衣机箱体为绝缘材料时,采用200×100mm2的金属箔,使之与人身易触及表面接触,可测量金属箔与电源线之间的泄漏电流。
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