Мегаомметры: разновидности, бренды, выбор, использование

Омметр – прибор, применяющийся при проверке исправности электроконтакта в линиях электропередачи. Его производные – килоомметр и мегаомметр. Первый используется при проверке исправности в линиях связи, второй – для тестирования электрических изоляторов и поиска мест их пробоя.

Мегаомметр – измерительный прибор, предназначенный для измерения сопротивления изоляции проводов и других токоведущих частей и элементов схемы. Его чувствительность достаточна, чтобы указать, на каком участке линии изоляция проводов (либо клемм) состарилась настолько, что она может пробиться под действием высокого напряжения. Пробой изоляции в сетях и электроцепях высокого напряжения – источник шагового напряжения, ток которого утекает в землю, и возможного пожара.

Кроме измерительной головки и источника питания, в состав мегаомметра входят переключатель диапазонов измеряемого сопротивления и добавочные резисторы, которые и устанавливают этот предел. Для подключения прибора нужны клеммы, через которые тот подсоединяется к измеряемой цепи или линии посредством щупов с изолированными друг от друга проводами. Для надёжности подключения концы щупов, подсоединяемые к замеряемой цепи, оснащены «крокодилами», отдалённо напоминающими прищепку. Использование «крокодила» даёт возможность установить надёжный электрический контакт. Для питания, без которого сопротивление замеряемой среды не измерить, применяют либо отдельный сетевой адаптер, либо батарейку или аккумулятор. Он, в свою очередь, выдаёт напряжение, берущееся в расчёт сопротивления.

В отличие от (кило) омметров, где подаваемое на замеряемую цепь напряжение не превышает одного или нескольких вольт, эта величина в мегаомметрах задаётся в пределах 50-5000 В, что вынуждает замерщиков применять диэлектрические перчатки, резиновый ковёр и обувь с такой же подошвой, и надёжно изолированный инструмент. Принцип действия мегаомметра, как и его собрата – омметра, основан на применении закона Ома, которым руководствуются все электрики и энергетики. Согласно этому закону, зная напряжение (или ЭДС источника питания) и измерив ток утечки, возможно определить действующее в данный момент сопротивление среды, через которую этот ток и проходит. До проведения измерений участок линии или цепи, на котором замеряется сопротивление, отключают от общей схемы.

По результатам измерения вычисляется действующее значение электрической прочности (в вольтах на метр толщины изолятора, но используют дольно-кратную единицу – киловольты на миллиметр слоя диэлектрика). Существует приблизительный норматив на минимальное количество мегаом, в который должен вписываться любой из проверяемых на «пробойность» электроизоляторов. Например, материал платы кинескопа – текстолит, в ныне устаревших телевизорах не обладал объёмным сопротивлением менее, чем 100 мегаом на миллиметр толщины (между печатными дорожками), так как на электроды кинескопа подавалось напряжение от 4 до 25 киловольт.

Ток утечки должен быть таким, чтобы им можно было пренебречь, то есть на порядок меньшим, чем его рабочее значение. Однако ГОСТ 183-74 не диктует более чётких значений объёмного и поверхностного значений сопротивления диэлектрика – конкретные требования к нему вычисляются инженерами-конструкторами ещё на этапе системо- и схемотехнического проектирования того или иного устройства. Если общее сопротивление проверяемого участка линии или цепи оказалось меньше этого значения – изолятор необходимо заменить, пока утечка тока не стала заметной либо не привела к пробою изолятора и замыканию.

Стрелочный (электромеханический или электромагнитный) омметр содержит электроизмерительную головку, или гальванометр. Тот, в свою очередь, является показывающим индикатором замеряемого сопротивления. К нему полагается минимальный набор навесных элементов (резисторы и переключатель). Один из резисторов – переменный, он выставляет условный ноль перед началом измерений. В состав цифрового прибора входят датчики тока, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор, оперативная память, аналог ПЗУ на основе флеш-памяти (или перепрограммируемая микросхема) и проводной/беспроводной интерфейс для подключения к локальной компьютерной сети. Электронные схемы надёжно заизолированы и заземлены от цепи-замерителя в самом приборе. Калибровка нуля измерений «цифровику» не нужна.

Современные мультиметры позволяют измерить сопротивление до 200 МОм, что, по идее, делает их полноценными мегаомметрами. Из-за отсутствия источника повышенного напряжения (используется 9-вольтовая батарейка) их погрешность достигает нескольких процентов. Это не позволяет применять низковольтные мегаомметры в серьёзных электроцепях и сложной электронике, где люди имеют дело с тысячами вольт. Цифровые мегаомметры с малой погрешностью – чаще всего лабораторные стационарные приборы, достигающие размеров осциллографа старого поколения с электронно-лучевой трубкой, или 10-15 ноутбуков с диагональю экрана в 15 дюймов, поставленных друг на друга в закрытом состоянии.

Ведущими производителями исключительно мегаомметров являются следующие фирмы: «Тетрон», «Мегеон», Fluke, «Актаком», «Радио-Сервис». Приборы советского производства типа ЭС в основном являются стрелочными, немногие из них производятся и в России. Впоследствии на смену им пришли российские ЦС – цифровые измерители. Советская электроизмерительная техника в своём большинстве не нуждалась в торговой марке, каких сейчас десятки – она выпускалась массово на приборостроительных заводах, которыми владел СССР. Сегодня стрелочные омметры также выпускаются – но они являются нишевым предложением. В основном рынок приборостроения занимают цифровые электроизмерители с расширенным функционалом, приближающим их к мультиметрам.

Характеристиками, по которым выбирается мегаомметр, являются:

• тип – аналоговый или цифровой;
• класс точности (от 2,5% на погрешность: чем она меньше – тем точнее замеряемое сопротивление);
• пределы измерений – от 1 МОм до 200 ГОм;
• класс защиты от влаги и поражения мастера током;
• допустимое напряжение, на котором работают измеряемые электроцепи и линии.

Чтобы пользоваться мегаомметром в более серьёзных целях, отличных от замеров на высококилооммных или резисторах до нескольких мегаом в портативной электронике, мастер проходит обязательное обучение и сдаёт экзамен на знание правил ТБ и ППБ. Он получает 3-ю квалификационную группу электробезопасности. Только после прохождения данных этапов он допускается к замерам. Дело в том, что мегаомметр для измерения сопротивления изоляции применяет высокое напряжение, без средств защиты способное стать смертельным для человека:

• для предела в 500 МОм – напряжение в 500 В;
• для 1 ГОм – напряжение в 1 кВ;
• для 2,5 ГОм – до 2,5 кВ;
• более высокие значения сопротивления – вплоть до 2 ТОм (2000 ГОм) – до 5 кВ.

Выбор питающего напряжения осуществляется с помощью всё того же многопозиционного переключателя, задающего предел измерений. В современных цифровых приборах за это отвечает специальная кнопка с управляющим микроконтроллером, к которому подключены переключающие реле или мощные ключи на транзисторах. Не проблема получить и напряжение свыше 10 кВ. Но дальнейшее его повышение приведёт к появлению точечных разрядов в схеме гига- и тераомметра, резко портящих обмотки измерительной головки и токоведущие контакты. У цифровых приборов это вызовет пробой и мгновенный отказ микросхем.

Сдав нормативы и получив допуск к работе, мастера работают бригадно и придерживаются нижеследующих инструкций. До начала измерений мастер должен удостовериться в исправности и работоспособности мегаомметра.

• Подключите щупы согласно пометкам на ним к прибору. У неэкранированных устройств используется два щупа – «линия» и «земля». Для линий и электроустановок, имеющих защитную экранировку, используйте и третий щуп, подключаемый в гнездо «экран».
• Подайте питающее прибор напряжение при замкнутых щупах «линия» и «земля». Сопротивление должно равняться нулю.
• Разомкните щупы и снова включите напряжение замера. Сопротивление должно быть бесконечным. Воздух в обычных условиях не является проводником тока.

Затем мастера проводят замеры, для чего делается следующее.

• Один из концов с маркером «земля» подключается к любой заземляющей шине (на самой электроустановке), второй («линия») – к проверяемому кабелю или обмотке двигателя (или генератора). Замер сопротивления производится двумя работниками: один подаёт напряжение, другой держит щупы подключёнными к контрольным точкам замеров. На цифровых мегаомметрах для начала проверки нажимают кнопку «тест», а на аналоговом – вращают ручку «динамки», пока не загорится индикатор наличия требуемого напряжения.
• Показания считываются через 15 и 60 секунд после подачи напряжения.
• Питание мегаомметра отключается.
• На цифровом приборе нажимается кнопка «завершение работы». Затем отключаются щупы.
• После записи показаний провод или вывод, на который подавалось напряжение, заземляется на 2 минуты.
• Для снятия остаточного напряжения с приборной цепи щупы замыкаются между собой.

Прозвонить обмотку реле, трансформатора, двигателя, электрогенератора либо электромагнита можно и обычным омметром. Если омметра нет, то применяется последовательная цепь, состоящая из лампочки, батарейки и мини-выключателя. Проверка производится попарным подключением этой нехитрой сборки к выводам каждой из обмоток. Но проверить пригодность обмотки можно и с помощью мегаомметра. Он проверяет уже не столько сопротивление обмотки, сколько отсутствие замыкания на «землю».

При подаче слишком большого напряжения обмотка может выйти из строя. Такое происходит, когда, например, проверяя первичную обмотку сетевого трансформатора, работающего от 220 или 380 В, вы подаёте напряжение в 500, 1000, 2500 или 5000 В. Трансформатор от длительного воздействия постоянного тока перегорит – сопротивление обмотки ему гораздо меньше, чем для переменного. То же самое справедливо и для двигателей, работающих от переменного тока.

Чтобы прозвонить, например, изоляцию трёхфазного двигателя машинного отделения лифта, сделайте следующее:

• обесточьте питающую двигатель линию, отключив автоматы на щитке лифта;
• снимите крышку контактного отсека и отсоедините основной кабель, подходящий к мотору;
• для проверки одной из фаз соедините выводы обмоток двух других фаз на корпус («землю»);
• подключите щуп «земля» к корпусу двигателя или привода, а «линию» – к одному из проверяемых выводов обмотки;
• переведите прибор в режим измерения единиц мегаом и подайте напряжение, равное 100 или 300 В;
• после минуты наблюдений удостоверьтесь, что сопротивление не упало ниже мегаома;
• заземлите проверяемую обмотку на 2 минуты и отключите питание мегаомметра.

Возможно осуществить проверку изоляции кабеля с несколькими проводами. Например, электрический кабель может быть подключён одним концом к пусковому устройству, другим – к исполняющему двигателю или приводу. Для замера изоляции кабеля сделайте следующее:

• отключите кабель от пускателя и самого привода;
• все жилы, кроме замеряемой, закоротите на «землю»;
• подайте напряжение замера, равное 1 кВ, на замеряемую жилу, с интервалом действия в минуту;
• убедитесь, что сопротивление изоляции не ниже 500 кОм;
• заземлите замеряемую жилу на 2 или более минут (чем выше напряжение, тем дольше ждать) и снимите питание, идущее от мегаомметра.

В случае когда сопротивление изоляции упало ниже 500 кОм или равно нулю, кабель подлежит замене. В «пробитой» жиле необходимо найти место замыкания и устранить его. Когда повреждение недоступно для обзора, то закороченная жила отключается или соединяется параллельно с той, что имеет с ней контакт. Взамен одной недостающей жилы имеет смысл провести отдельный кабель, площадь сечения которого совпадает с площадью сечения той, что повреждена. Когда повреждения жил множественные – весь кабель меняют на точно такой же.

Для проверки изоляции бытовой розетки сделайте следующее:

• обесточьте на квартирном или домовом щитке электропитание;
• вытащите из всех домашних розеток вилки бытовой техники и электроники;
• подключите «линию» прибора к фазному проводу, а «землю» – к нулевому или к местному выводу заземления (третий контакт в розетке);
• подайте питающее напряжение не менее 1 кВ.

Специфика замера сопротивления изоляторов в приборах и электроустановках такова, что прибор показывает окончательное значение не сразу, а лишь спустя десятки секунд. Интервал этот выдерживается с целью выявить слабые места, где сопротивление может существенно колебаться в сторону уменьшения. Минимальным порогом сопротивления является значение в 500 кОм. При уменьшении этого значения до критических 100 кОм и ниже пора менять изолятор – возможно, он постарел или частично повредился. При этом кабель, обмотка или электроконтакты с повреждённым изолятором извлекаются только после отключения мегаомметра и полного разряда всех цепей и контуров самого прибора и электроустановки.

Между сеансами измерений, длящимися в основном не более минуты, необходимо соблюдать интервал от 2 до 10 минут. Дело в том, что остаточное напряжение благодаря добавочным резисторам и шунтам уходит из схемы прибора не сразу, а спустя лишь считаные секунды и минуты. Если не дождаться полной разрядки прибора, то результаты последующего замера окажутся неадекватными, недостоверными. Это приведёт, например, к тому, что кабель или обмотка с частично потерянным высоким сопротивлением не будет своевременно обнаружена. Такое чревато выходом устройства из строя, возгоранием изоляции на проводах и т. д.

Заземляющий кабель, оснащённый дополнительными щупами и имеющий толстое сечение, превосходящее проверяемые кабели и жилы, подключается всегда в начале и в конце замеров. Без него остаточное (после замеров) напряжение может стать причиной смертельного для замерщика удара током. Подключайте щупы правильно, по инструкции. Запрещается их менять местами – у каждого из них своё предназначение в схеме. Все соединения должны быть весьма надёжными. Ненадёжный контакт – причина несвоевременного выявления уменьшенного сопротивления изоляции, за которым с большой вероятностью последует авария электроустановки.

Ни в коем случае не проверяйте действие мегаомметра на живых людях! У каждого человека своя электропроводимость. Удар постоянного тока часто приводит к смерти испытуемого. Напряжение выше 300 В уже не даёт человеку возможность разжать руки. При поражении током с напряжением свыше 1 кВ дыхательные мышцы парализуются. Далее активируется трепетание предсердий, приводящее к остановке сердца.

О том, как правильно пользоваться мегомметром, смотрите в следующем видео.