Прибор, который используется для определения сопротивления изоляции называется мегомметром, он известен с конца позапрошлого (XIX) века.
На рисунке ниже схематически представлен участок изоляции И, вверху находится корпус машины К, внизу- изолируемый проводник П. Далее представлена схема замещения.
Предположим, что напряжение постоянного тока толчком приложено между проводником и корпусом, и рассмотрим возникающие после этого явления. Вся конструкция в целом (корпус, изоляция, обмотка) представляет собой конденсатор сложной формы. Емкость такого конденсатора определяется размерами поверхности его обкладок, в данном случае – наружной и внутренней поверхностью соприкосновения изоляции с корпусом и обмоткой электрической машины- и свойствами изоляции- ее толщиной и диэлектрической проницаемостью.
При приложении напряжения эта емкость (С~) заряжается. Заряд происходит за очень короткое время, много меньшее периода промышленной частоты. В результате этого на поверхностях корпуса машины и проводников обмотки сосредоточатся положительные и отрицательные заряды, создающие в изоляции электрическое поле, под их действием в толще изоляции возникнут поляризационные явления- электроны и ионы устремятся к полюсам противоположных знаков, дипольные молекулы изоляции начнут поворачиваться так, чтобы их заряды ориентировались по направлениям линий электрического поля; в слоистой изоляции внутренние слои, являющиеся своеобразными последовательно включенными емкостями, станут заряжаться через очень большие сопротивления смежных слоев. Эти процессы сопровождаются накапливанием в слоях изоляции зарядов, вследствие чего от источника постоянного тока через емкости слоев потекут токи.
Описанные физические процессы могут быть отражены схемой замещения на рис. 4. В этой схеме имеются три параллельные цепи.
Одна цепь с емкостью С отражает заряд геометрической емкости и электронную и ионную поляризацию; соответствующие этим явлениям токи протекают одинаково быстро, поэтому обобщены в одну цепь.
Вторая цепь- последовательно включенные емкость С и сопротивление r, эквивалентные емкостям и сопротивлениям последовательно включенных емкостей и сопротивлений по числу слоев.
Третья цепь – сопротивление R соответствует сквозной проводимости.
Через измерительный прибор потечет ток, равный сумме токов трех ветвей:
i, iабс, iпр. Первый ток не отразится на показаниях прибора, т.к. он быстро затухает; ток сквозной проводимости iпр останется постоянным в продолжение всего процесса. Его величина определит установившееся значение показаний прибора. ток поляризации – ток абсорбции iабс является затухающим. Время его затухания зависит от свойств изоляции. Ток абсорбции изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени , т.е. он тем медленнее убывает, чем больше сопротивление тех слоев изоляции, через которые заряжается межслоевая емкость. Сопротивление слоя зависит от его увлажнения – чем суше изоляция, тем медленнее затухает ток абсорбции. На рис. 5 показано изменение токов и сопротивления изоляции во времени. Прибор градуируется в единицах сопротивления.
Чтобы судить о быстроте спада , снимают показания прибора через 15 и 60 с после приложения напряжения и берут их отношение, называемое коэффициентом абсорбции:
При сухой изоляции = 2 – 2.5, при влажной 1 (рис.6).
Коэффициент абсорбции служит для характеристики внутреннего увлажнения изоляции, он не зависит от наружного увлажнения.
Большая зависимость сопротивления изоляции от увлажнения вызывает и не меньшую зависимость сопротивления изоляции от температуры, т. к. при повышении температуры вода и ее пары проникают во внутренние слои изоляции, образуют непрерывные проводящие цепочки и снижают сопротивление изоляции
Можно определить, что
ГОСТ на электрические машины требует, чтобы сопротивление изоляции, МОм, при температуре +75 °С было больше
Здесь Uном -номинальное напряжение машины, В; – номинальная мощность машины, кВт.
Если измерение производится при отличной от 75°С температуре, необходимо воспользоваться формулой пересчета или специальными кривыми. Значение коэффициента абсорбции практически не зависит от температуры.
Как правило, сопротивление изоляции большинства машин выше. Для того, чтобы установить, не произошло ли каких-либо изменений в изоляции, целесообразно сопоставлять результаты вновь производимых измерений с прежними. Значение нормируется ТУ и «Нормами испытания оборудования», как правило, оно должно быть не меньше 1,2 – 1,3.
