Đo điện trở cách điện bằng megohmmeter: động cơ ba pha, tủ điện, chỉ số PI và cách đọc kết quả

Đo điện trở cách điện bằng megohmmeter: chọn điện áp thử theo IEC 60364-6, đo động cơ ba pha và tủ điện an toàn, chỉ số PI, DAR, quy đổi nhiệt độ, đọc kết quả, lỗi thường gặp khi đo.

Đo điện trở cách điện là phép kiểm tra lớp cách điện của động cơ, tủ điện, cáp còn tốt hay đã suy giảm. Đồng hồ vạn năng không làm được việc này vì chỉ cấp vài volt, trong khi lỗi cách điện thường chỉ lộ ra ở điện áp cao. Megohmmeter (còn gọi là mêgômmét, máy đo cách điện) cấp 250–1000 V một chiều rồi đo dòng rò cực nhỏ. Bài này chỉ cách chọn điện áp thử, đo động cơ ba pha và tủ điện an toàn, đọc số đo, và hiểu chỉ số phân cực PI.

Cảnh báo an toàn: máy phát ra điện áp cao có thể gây giật. Chỉ người có kiến thức điện mới nên thực hiện. Luôn cắt nguồn, khóa aptomat, kiểm tra không còn điện trước khi nối máy. Không chạm vào đầu đo trong lúc thử. Sau khi đo phải xả điện, vì cuộn dây, cáp dài tích điện như tụ, có thể gây giật sau khi đã tháo máy.

1. Nguyên lý đo

Máy cấp điện áp một chiều vào giữa dây dẫn và vỏ, hoặc giữa hai dây dẫn, đo dòng chảy qua cách điện, rồi tính R = U / I. Vì cách điện tốt có dòng chỉ vài nanoampe, kết quả thường là vài trăm MΩ đến hàng GΩ. Dòng này gồm ba thành phần: dòng nạp tụ giảm rất nhanh, dòng hấp thụ của điện môi giảm chậm, và dòng rò gần như không đổi. Chỉ dòng rò mới phản ánh lỗi; nên đo đủ lâu thì số mới có ý nghĩa, và số đọc tăng dần theo thời gian là bình thường.

2. Chọn điện áp thử và mức đạt

Mạch 220/380 V trong nhà, nhà xưởng thì thử 500 V một chiều. Nên nhớ đây là mức tối thiểu của tiêu chuẩn lắp đặt. Với thiết bị cụ thể, hãy theo tài liệu của hãng và quy định an toàn đang áp dụng tại nơi làm việc. Khi kiểm tra định kỳ, xu hướng theo thời gian quan trọng hơn con số đơn lẻ.

3. Chuẩn bị trước khi đo

1. Cắt điện, khóa aptomat, treo biển. Kiểm tra lại bằng bút thử hoặc đồng hồ có cấp an toàn phù hợp.
2. Tháo thiết bị điện tử: biến tần, bộ khởi động mềm, PLC, đèn LED, ổ cắm có mạch, thiết bị chống sét, tụ bù. Điện áp thử có thể phá hỏng chúng.
3. Xả điện cáp và cuộn dây xuống đất.
4. Làm sạch bụi, dầu ở đầu nối; ghi lại nhiệt độ và độ ẩm.
5. Kiểm tra máy: nối tắt hai dây đo, chỉ khoảng 0; để hở, chỉ vô cùng.

4. Đo động cơ ba pha

1. Tháo cáp động cơ khỏi biến tần hoặc khởi động từ, để đo riêng động cơ.
2. Nối tắt ba đầu U, V, W nếu đo pha với vỏ. Đầu L vào cuộn dây, E vào vỏ.
3. Đo 60 giây ở 500 V, ghi số.
4. Muốn đo giữa các pha, tháo cầu nối sao hoặc tam giác, đo U–V, V–W, W–U. Ba số phải tương đương nhau.
5. Xả điện cuộn dây ít nhất bằng bốn lần thời gian thử, hoặc tới khi đo không còn điện áp.

Với tủ điện, tắt các aptomat nhánh, đo lần lượt giữa từng pha với PE, và giữa các pha với nhau, sau khi tháo thiết bị nhạy cảm. Cáp dài có điện dung lớn nên cần thời gian nạp lâu hơn.

5. Chỉ số phân cực PI và DAR

Với cách điện tốt và khô, dòng hấp thụ giảm dần nên điện trở đọc được tăng mãi trong nhiều phút. Khi cách điện ẩm hoặc bẩn, dòng rò lớn che khuất dòng hấp thụ, điện trở sớm nằm ngang. Từ đó có hai chỉ số không phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và kích thước máy:

• DAR = R 60 giây / R 30 giây.
• PI = R 10 phút / R 1 phút. Với cách điện cấp B, F, H, thường lấy PI từ 2 trở lên là tốt, dưới 1,5 cần kiểm tra thêm. Khi điện trở 1 phút đã rất cao, trên khoảng 5000 MΩ, số PI có thể không còn ý nghĩa.

Script dưới đây tính các đường trong hình, và quy đổi nhiệt độ. Điện trở cách điện giảm mạnh khi nóng: theo quy tắc gần đúng, cứ tăng 10 °C thì giảm một nửa. Muốn so hai lần đo, quy về cùng 40 °C, ví dụ 100 MΩ đo ở 25 °C tương đương khoảng 35 MΩ ở 40 °C.

# PYWORLD.VN - Mô phỏng điện trở cách điện đọc được theo thời gian khi đo bằng megohmmeter: dòng nạp, dòng hấp thụ, dòng rò
# PYWORLD.VN - Tính chỉ số hấp thụ DAR (60 s / 30 s), chỉ số phân cực PI (10 phút / 1 phút), quy đổi về 40 độ C
# PYWORLD.VN - Chạy: python mo_phong_cach_dien.py          (chỉ dùng thư viện chuẩn; số của cuộn dây là giả định)
import math

U = 500.0              # V điện áp thử


def dong_uA(t: float, nap_uA: float, tau_s: float, hap_thu_uA: float, ro_uA: float) -> float:
    """Tổng ba dòng tại thời điểm t giây: dòng nạp tụ, dòng hấp thụ của điện môi, dòng rò."""
    return nap_uA * math.exp(-t / tau_s) + hap_thu_uA * t ** -0.6 + ro_uA


def r_megaom(t: float, mau: dict) -> float:
    return U / dong_uA(t, **mau)


TOT = {"nap_uA": 50, "tau_s": 2, "hap_thu_uA": 5.0, "ro_uA": 0.05}
AM = {"nap_uA": 50, "tau_s": 2, "hap_thu_uA": 5.0, "ro_uA": 1.2}


def chi_so(mau: dict) -> tuple[float, float, float, float]:
    r1, r10 = r_megaom(60, mau), r_megaom(600, mau)
    return r_megaom(30, mau), r1, r10, r10 / r1


def quy_doi_40C(r_do: float, t_do: float) -> float:
    """Quy tắc gần đúng: nhiệt độ tăng 10 độ C thì điện trở cách điện giảm một nửa."""
    return r_do * 0.5 ** ((40 - t_do) / 10)


if __name__ == "__main__":
    for ten, mau in (("Cach dien tot", TOT), ("Cach dien am", AM)):
        r30, r1, r10, pi = chi_so(mau)
        print(f"{ten}: R 30 s {r30:.0f} MOhm, 1 phut {r1:.0f} MOhm, 10 phut {r10:.0f} MOhm, DAR {r1 / r30:.2f}, PI {pi:.2f}")
    print("Do 100 MOhm o 25 C, quy doi 40 C:", round(quy_doi_40C(100, 25), 1), "MOhm")

6. Đọc kết quả

Số thấp không phải lúc nào cũng là cuộn dây hỏng. Động cơ để lâu trong kho ẩm thường thấp, sấy 12–24 giờ bằng đèn hoặc dòng thấp có thể phục hồi. Nếu số tăng rồi ổn định sau khi sấy thì cách điện còn dùng được. Không cấp điện cho động cơ có điện trở quá thấp: dòng rò có thể đốt cháy cuộn dây.

7. Lỗi thường gặp khi đo

8. Xem thêm

Phân biệt công việc này với đo thông thường: xem cách dùng đồng hồ vạn năng. Về nguyên tắc an toàn điện: điện một chiều, xoay chiều và an toàn 220 V.

Bài cùng cụm chủ đề: cấp an toàn CAT của đồng hồ; aptomat và RCD; an toàn khi làm mạch 220 V.