میگر ( تستر مقاومت عایقی )

میگر یا تستر مقاومت عایقی یکی از تجهیزات بسیار مهم در صنعت برق می باشد که برای اندازه گیری مقاومت عایقی تجهیزات الکتریکی از آن استفاده می کنیم . 

برای محاسبه مقاومت عایقی , میگر ولتاژ DC مشخص ( معمولا از 1KV تا 15KV ) به تجهیز مورد نظر اعمال می کند  تا دستگاه در ادامه با اندازه گیری جریان عبوری از عایق و طبق فرمول R = V / I مقاومت عایقی را محاسبه کند .بنابراین خروجی دستگاه معمولاً در محدوده kΩ، MΩ، GΩ و در برخی دستگاه‌ها TΩ نمایش داده می‌شود.

در واقع برای افزایش ایمنی تجهیزات الکتریکی آنها را با موادی با مقاومت بالا عایق بندی کنیم تا اجازه ی عبور جریان الکتریکی به بیرون را ندهد . در نظر داشته باشیم که عدد به دست آمده مقاومت عایق توسط میگر , نشان دهنده وضعیت عایق در زمان محاسبه هست و الزاما به معنی سالم یا خراب بودن عایق نمی باشد . به طور مثال ممکن است با یک ولتاژ تست 10kV DC در دو زمان مختلف با فاصله زمانی 2 سال مقاومت عایق عدد های متفاوتی به دست بیاید . این نشان می دهد که در طول زمان مقاومت عایقی می تواند کاهش پیدا کند و این یعنی کیفیت عایق کاهش پیدا کرده است و اجازه خروج جریان بیشتر را صادر می کند . البته این به معنی اینکه حتما عایق خراب شده است نمی باشد . 

در واقع وضعیت عایق در طول زمان همیشه ثابت نمی ماند و ممکن است عایق بر اثر عواملی مثل رطوبت , حرارت , گرد و غبار , پیرشدگی عایق , آسیب مکانیکی , تخریب تدریجی عایق و ... ضعیف تر شده باشد . ضعیف شدن کیفیت عایق , با پایین آمدن عدد مقاومت عایقی نشان داده می شود . 

پس منطقی هست که برای جلوگیری از حوادث پیش آمده ناشی از عبور جریان الکتریکی بالا از عایق ها ( به دلیل کاهش کیفیت عایق و افت مقاومت عایقی ) در همان مراحل ابتدایی و هر چند وقت یک بار , از آزمایش های منظم عایق بندی تجهیزات برای نگهداری و حفظ کیفیت مواد عایقی استفاده کرد .

کاربرد میگر در تجهیزات مختلف صنعت برق  

 هدف اصلی استفاده از میگر در صنعت برق محاسبه مقاومت عایقی تجهیزات مختلف مثل موتورها , ژنراتور ها , کابل ها  و هادی ها , ترانسفورماتورها و تابلو برق و تجهیزات صنعتی , تجهیزات الکتریکی ساختمان و ... می باشد . البته باید به این نکته توجه کنیم که این به آن منظور نیست که میگر هر نوع خرابی در عایق را می تواند مشخص کند . میگر , مقاومت عایقی آن دو نقطه ای که با اعمال ولتاژ تست DC به آن ها متصل شده است را اندازه گیری می کند .

به طور مثال در موتور  بین سیم پیچ و بدنه , در کابل  بین کابل و زمین یا بین دو کابل , در ترانسفورماتور بین سیم پیچ اولیو زمین یا بین سیم پیچ اولیه و ثانویه , در تابلو برق بین هادی مشخص و زمین یا دو هادی خاص و .... مقاومت عایقی را اندازه گیری می کنیم و وضعیت عایق آنها را بررسی می کنیم.

بررسی دقیق جریان عبوری از عایق تجهیزات و قسمت های تشکیل دهنده آن

همان طور تا اینجای کار متوجه شدیم هدف اصلی استفاده از تستر مقاومت عایقی یا همان میگر , اندازه گیری مقاومت عایقی بعد از اعمال ولتاژ DC بالا به دو سر عایق تجهیز مورد نظر می باشد . در این میان برای محاسبه مقاومت عایقی به اندازه گیری جریان عبوری از آن نیاز داریم .اما در قسمت های قبلی این متن , در مورد جزییات مفهوم جریان عبوری از عایق صحبت نکردیم .

قسمت های تشکیل دهنده جریان عبوری از عایق عبارتند از :

1. جریان جذبی

2.جریان ظرفیتی

3. جریان نشتی

جریان جذبی : بعد از اعمال ولتاژ DC , در لحظات اولیه به دنبال جابه جایی بارهای الکتریکی مثبت و منفی و قطبی شدن ساختار داخلی عایق باعث عبور یک جریان گذرا می شود که به آن جریان جذبی گفته می شود . البته با گذشت زمان و ایجاد پایداری بیشتر در فضای داخلی ساختار عایق ها و کم رنگ شدن شرایط قطبی به وجود آمده این جریان به مرور زمان کاهش پیدا می کند .

جریان ظرفیتی : با اعمال ولتاژ DC به کابل یا سیم پیچی موتور , در لحظات اولیه تجهیز تا حدود زیادی مشابه خازن رفتار می کند و بخشی از جریان عبوری از آن صرف شارژ شدن می شود اما با گذشت زمان جریان کاهش پیدا می کند . نکته مهم اینجاست که وجود جریان ظرفیتی دلیلی بر خرابی عایق نیست چرا که در طول زمان بعد از شارژ شدن اولیه , مقدارش کاهش پیدا می کند و جز مقدار نهایی جریان عبوری از عایق نمی باشد .

نکته : یک نکته ی خیلی مهم در مورد این جریان ها این هست که بعد از چند ثانیه یا نهایت چند دقیقه بعد از شروع تست , معمولا این دو جریان مقدارشون کاهش پیدا می کند اما این به معنای صفر شدن مقدار آنها نیست . 

نکته 2 : دقیقا به خاطر همین تفاوت مقدار جریان جذبی و ظرفیتی در لحظه های اولیه و چند دقیقه بعد از شروع تست , مقدار جریان مجموع عبوری از عایق متفاوت بوده و مقدار مقاومت عایقی محاسبه شده توسط میگر یکسان نمی باشد .

در ادامه بررسی جریان نشتی و اهمیت مقدار آن در جریان نهایی عبوری از عایق ها می پردازیم .

جریان نشتی : جریان نشتی همان جریانی هست که به دلیل رسانایی واقعی از عایق عبور می کند . در طول زمان بعد از شروع تست با اعمال ولتاژ DC , بر خلاف دو جریان ظرفیتی و جریان جذبی که  کاهش پیدا می کنند , مقدار آن می تواند بر اثر کاهش کیفیت عایق تجهیز مورد تست افزایش پیدا کند . 

در واقع جریان عبوری از عایق که در محاسبه نهایی مقاومت عایقی مورد استفاده قرار می گیرد غالبا از جریان نشتی تشکیل می شود .

شرایط انتخاب میگر مناسب برای محاسبه مقاومت عایقی یک تجهیز الکتریکی

همان طور که می دانید میگرها بر اساس سطح ولتاژ که می توانند برای تست ولتاژ DC اعمال کنند شناخته می شوند . برای اینکه بتوانیم میگر مناسب برای محاسبه مقاومت عایقی یک تجهیز را انتخاب کنیم باید موارد زیر را مورد توجه قرار بدهیم :

انتخاب ولتاژ DC تست مناسب 

 پیدا کردن میگری که ولتاژ تست مورد نیاز برای اندازه گیری مقاومت عایق را داشته باشد باید طبق مراحل زیر جلو برویم .

1. در نظر گرفتن اینکه قرار است چه تجهیزی را مورد بررسی قرار دهیم مثل موتور , کابل , ترانس , تابلو و ...

2. دانستن عدد ولتاژ نامی تجهیز

3.  پیدا کردن ولتاژ DC مناسب تست عایقی طبق استاندارد یا دستورالعمل سازنده

4. انتخاب میگری که آن ولتاژ تست DC را پشتیبانی می کند و رنج مقاومت عایقی مناسبی هم برای آن وجود دارد چرا که ولتاژ نامی تجهیز و ولتاژ تست DC الزاما برابر نیستند .

پس برای انتخاب ولتاژ مناسب میگر، ابتدا مشخصات تجهیز و ولتاژ نامی آن را بررسی کرده و سپس با مراجعه به دستورالعمل سازنده و استاندارد مربوطه، ولتاژ DC مناسب برای آزمون مقاومت عایقی را تعیین می‌کنیم

محدوده اندازه گیری مقاومت عایقی

در هنگام انتخاب میگر حتما باید به مشخصات دستگاهی که می خواهیم انتخاب کنیم دقت کنیم تا ببینیم آن میگر حداکثر تا چه اندازه ای می تواند مقاومت عایقی را اندازه گیری کند  ؛ مثلاً تا چند صد MΩ، چند GΩ یا چند TΩ.

تغذیه دستگاه میگر

مثلاً باتری یا برق شهر؛ بیشتر از جهت شرایط استفاده، قابل‌حمل بودن و مدت کارکرد اهمیت دارد.

ذخیره سازی اطلاعات

برای انجام تست های دوره ای و بررسی روند کیفیت عایق در طول زمان به ذخیره سازی اطلاعات نیاز داریم تا با مقایسه عدد به دست آمده در حالت جدید و قدیم تحلیل های لازم انجام شود .

پارامترهای ویژه در انتخاب میگر

در کنار همه مباحث عنوان شده در انتخاب میگر بر اساس ولتاژ DC و رنج اندازه گیری مقاومت عایقی توسط دستگاه , پارامترهایی مثل DAR , PI  و DD وجود دارد که اولا باید با مفاهیم آنها آشنا شویم تا اگر در انجام تست با تستر مقاومت عایقی به آنها نیاز بود میگری را خریداری کنیم که قابلیت اندازه گیری این پارامترها را داشته باشد .

قابلیت های پیشرفته تستر مقاومت عایقی

همان طور که اعلام کردیم برای اجرای تست با میگر ممکن است با مفاهیمی مثل DAR، PI، DD, Spot , Step Voltage روبه رو شویم . پس در ادامه آنها را بررسی می کنیم .

DAR  چیست : برای تأسیسات دارای مواد عایقی که در آنها جریان جذبی به سرعت کاهش می‌یابد، برای تشخیص سلامت عایق،  مقاومت عایق پس از 30 و 60 ثانیه اندازه‌گیری می‌شود .پس منظور از DAR نسبت مقاومت عایقی در 2 زمان مشخص است . معمولا به صورت DAR = R₆₀ / R₃₀ , یعنی مقاومت عایقی اندازه گیری شده در 60 ثانیه نسبت به همان مقدار در 30 ثانیه .

PI چیست : پارامتر PI هم مثل DAR بازهم نسبت مقاومت عایقی اندازه گیری شده در 2 بازه زمانی می باشد اما نسبت به DAR در بازه های طولانی تری محاسبه می شود .

مثلا PI = R₁₀min / R₁min نسبت مقاومت عایقی اندازه گیری شده در 10 دقیقه نسبت به همان مقدار در 1 دقیقه می باشد.

DD چیست : منظور از DD این هست که در صورت شارژ عایق با ولتاژ DC , اگر آن را تخلیه کنیم می توانیم رفتار جریان عبوری از عایق هنگام تخلیه را بررسی کنیم .هدف این هست که اگر مشکلات داخلی عایق صرفا با اندازه گیری مقاومت عایقی در حالت عادی قابل تحلیل نباشد بتوانیم از پارامتری مثل DD که در حالت تخلیه الکتریکی عایق به دست می آید استفاده کنیم. نکته مهم این است که شرایط تخلیه الکتریکی بعد از متوقف کردن تست ولتاژ DC می باشد .

نیاز به دانستن DD بیشتر برای این است که بفهمیم آیا عایق فقط در حالت عادی مقاومت خوبی نشان می‌دهد یا رفتار داخلی آن هنگام تخلیه غیرطبیعی است.

یعنی ممکن است یک عایق در تست معمولی مقاومت بالایی نشان دهد، اما هنگام تخلیه، رفتار جریان نشان بدهد که در ساختار عایق ناهمگونی یا مشکل داخلی وجود دارد.

Spot ( روش اندازه گیری نقطه ای ) : روش Spot به دست آوردن مقدار مقاومت عایقی در یک زمان مشخص می باشد .

Step Voltage ( روش ولتاژ پله ای ) : بررسی مقدار مقاومت عایقی در سطوح ولتاژهای مختلف ( با تغییر ولتاژ تست متفاوت در زمان های مختلف ) . در این روش هدف صرفا این نیست که مقاومت عایقی در طول زمان تغییر کرده است یا نه . بلکه می خواهیم واکنش عایق را در طول زمان با افزایش پله ای ولتاژ تست بررسی کنیم .

اگر عایق سالم باشد با افزایش ولتاژ تست در طی یک زمان و افزایش معمول جریان عبوری از عایق ( متناسب با میزان افزایش ولتاژ ) مقاومت عایق عدد طبیعی به دست آمده و عایق شرایط سالمی دارد اما اگر مثلا به ازای 2 برابر شدن ولتاژ تست جریان عبوری ( یا همان جریان نشتی ) 4برابر شود و طبیعتا مقاومت عایقی هم به شدت افت می کند شرایط سلامت عایق غیر عادی می باشد 

جبران سازی دما : دمای عایق می تواند روی مقدار مقاومت عایقی اثر بگذارد . به طوری که ممکن است عدد به دست آمده در 2 آزمایش مشابه با دمای متفاوت فرق داشته باشد.

بعضی میگرهای پیشرفته می‌توانند نتیجه را با توجه به دما اصلاح یا به یک دمای مرجع تبدیل کنند تا مقایسه نتایج دقیق‌تر شود.

ترمینال Guard : در اندازه گیری مقاومت های عایقی خیلی بالا , ممکن است جریان های ناخواسته ای از روی سطح عایق , آلودگی یا رطوبت روی عایق عبور کننده و در نتیجه به دست آمده تاثیر منفی بگذارند . به کمک ترمینال Guard می توانیم این جریان های ناخواسته را از مسیر اصلی اندازه گیری جدا کنیم تا میگر بتواند مقاومت عایقی را درست اندازه گیری کند .