Измерение сопротивления изоляции проводов и кабелей: методы, нормы и особенности — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как правильно провести измерение сопротивления изоляции кабелей и проводов. Какие методы и приборы используются для проверки. Каковы нормы сопротивления изоляции для разных типов кабелей. Почему важно регулярно измерять сопротивление изоляции.

Содержание

Что такое сопротивление изоляции и зачем его измерять

Сопротивление изоляции — это способность изоляционного материала препятствовать прохождению электрического тока. Измерение этого параметра позволяет оценить состояние изоляции кабелей и проводов.

Регулярные проверки сопротивления изоляции необходимы по нескольким причинам:

Выявление повреждений и дефектов изоляции на ранних стадиях
Предотвращение коротких замыканий и пожаров
Обеспечение электробезопасности
Оценка остаточного ресурса кабельных линий
Определение необходимости замены или ремонта кабелей

Методы измерения сопротивления изоляции

Существует несколько основных методов измерения сопротивления изоляции кабелей и проводов:

Метод вольтметра-амперметра

Это классический метод, основанный на законе Ома. К изоляции прикладывается постоянное напряжение и измеряется ток утечки. Сопротивление рассчитывается по формуле:

R = U / I

где R — сопротивление изоляции, U — приложенное напряжение, I — измеренный ток утечки.

Мостовой метод

Использует мостовую схему для измерения. Позволяет исключить влияние сопротивления соединительных проводов. Обеспечивает высокую точность измерений.

Метод непосредственной оценки

Применяется специальный прибор — мегаомметр, который сразу показывает значение сопротивления изоляции. Наиболее распространенный метод благодаря простоте и оперативности.

Приборы для измерения сопротивления изоляции

Основным прибором для измерения сопротивления изоляции является мегаомметр. Современные цифровые мегаомметры обладают следующими преимуществами:

Широкий диапазон измерений (до 10 ТОм)
Высокая точность (погрешность 2-5%)
Автоматический выбор диапазона измерений

Память для хранения результатов
Связь с компьютером для анализа данных

При выборе мегаомметра нужно учитывать следующие характеристики:

Диапазон измерений
Испытательное напряжение
Погрешность измерений
Длина соединительных проводов
Степень защиты корпуса

Порядок проведения измерений сопротивления изоляции

Измерение сопротивления изоляции кабелей и проводов проводится в следующем порядке:

Отключить проверяемый кабель от источников питания
Очистить и подготовить концы кабеля для подключения прибора
Подключить измерительные провода мегаомметра к жилам кабеля
Установить требуемое испытательное напряжение
Произвести измерение в течение 60 секунд
Зафиксировать показания прибора
Повторить измерения для всех жил кабеля
Составить протокол измерений

Нормы сопротивления изоляции для разных типов кабелей

Допустимые значения сопротивления изоляции зависят от типа кабеля, номинального напряжения и условий эксплуатации. Некоторые ориентировочные нормы:

Силовые кабели до 1 кВ — не менее 0.5 МОм
Силовые кабели 6-10 кВ — не менее 100 МОм
Контрольные кабели — не менее 1 МОм
Телефонные кабели — не менее 5000 МОм/км

Точные нормативные значения указываются в соответствующих стандартах и технических условиях на конкретные марки кабелей.

Факторы, влияющие на сопротивление изоляции

На значение сопротивления изоляции кабелей могут влиять следующие факторы:

Температура окружающей среды
Влажность воздуха
Загрязнение поверхности изоляции
Механические повреждения
Старение изоляционных материалов
Химическое воздействие агрессивных сред

При анализе результатов измерений необходимо учитывать влияние этих факторов и при необходимости вносить поправки.

Периодичность проверки сопротивления изоляции

Рекомендуемая периодичность измерений сопротивления изоляции кабельных линий:

Для силовых кабелей до 1 кВ — не реже 1 раза в год
Для кабелей 6-10 кВ — не реже 1 раза в 3 года
Для контрольных кабелей — не реже 1 раза в 2 года
Для кабелей в агрессивных средах — не реже 1 раза в 6 месяцев

В случае обнаружения снижения сопротивления изоляции следует увеличить частоту проверок.

Меры безопасности при измерении сопротивления изоляции

При проведении измерений сопротивления изоляции необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

Работы должен выполнять квалифицированный персонал
Использовать средства индивидуальной защиты
Применять только исправные и поверенные приборы
Убедиться в отсутствии напряжения на проверяемом кабеле

Заземлить корпус измерительного прибора
Не прикасаться к оголенным частям во время измерений
После измерений разрядить остаточный заряд кабеля

Анализ результатов измерений сопротивления изоляции

При анализе полученных значений сопротивления изоляции необходимо учитывать следующее:

Сравнение с нормативными значениями
Сопоставление с результатами предыдущих измерений
Оценка динамики изменения сопротивления
Выявление аномальных отклонений
Учет влияния внешних факторов

На основе анализа делается заключение о состоянии изоляции и необходимости ремонтных работ.

Заключение

Регулярные измерения сопротивления изоляции кабелей и проводов позволяют своевременно выявлять дефекты, предотвращать аварийные ситуации и продлевать срок службы электрических сетей. Правильное проведение измерений и грамотный анализ результатов — важная составляющая технического обслуживания кабельных линий.

Измерение сопротивления заземления

Заземление – это уравнивание потенциалов цепи заземления с потенциалом земли, путем объединения с землей. При заземлении объединяется проводом корпус микроволновой печи или корпус электрического щитка с землей. Заземление необходимо для защиты человека от удара электрическим током из-за неисправной стиральной машины или неисправной микроволновой печи, когда человек коснется их корпуса. Заземление нужно если рядом электричество и вода, например неисправный электрический бойлер без заземления может ударить током через кран. Заземление может спасти вам жизнь. Если у вас в розетке в ванной есть заземления и установлено УЗО, то при попадании воды на удлинитель ток не убьет вас, всего лишь выключится свет.

Сопротивления заземления — это сопротивление между цепью заземления и землей. Данная величина измеряется в Ом и должна стремиться к нулю. Идеальное значение возможно только теоретически, поскольку любой проводник создает определенное сопротивление.

Измерение сопротивления заземления дает возможность узнать технические состояние, контура заземления и позволяет определить уровень безопасность электрической сети. Измерять сопротивление заземление нужно после ввода здания или объекта. Далее проверка заземления проводится на основании п. 2.7.9. ПТЭЭП согласно плану проверок на объект. Измерять сопротивление заземления необходимо не менее одного раза в 12 лет. Осмотр заземляющего контура должен проводиться не менее двух раз в год.

Измерение сопротивление металлосвязи, защитных проводников заземления проводится согласно ГОСТ Р 50571.16 по двухпроводному и четырех проводному методу. При измерении по двухпроводному методу не учитывается сопротивление самих проводов и переходных сопротивлений крокодилов. В измерителе сопротивления заземления ИС-20 имеется возможность исключить влияния сопротивления измерительных проводов, при измерении двухпроводным способом.

Как измерять сопротивление заземления/ Рассмотрим процесс измерения сопротивления заземления с помощью прибора ИС-20. Измерение проводится согласно ГОСТ Р 50571.16-2007 Электроустановки низковольтные Часть 6 Испытания. Измерение сопротивление заземлителя с помощью штырей по четырех проводному методу

Необходимо отключить заземлитель от шины заземления.
К заземлителю подсоединить измерительные провода к разъемам Т1 и П1. Измерительный провод Т1 компенсирует сопротивление измерительного кабеля П1.
Потенциальный штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 20 м от заземлителя и соединить с разъемом П2.
Ттоковый штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 40 м от заземлителя и соединить с разъемом Т2.

Штырь втыкать в землю на максимальную глубину не менее 0,5 м. Если напряжение помехи превышает 24 В, необходимо сменить местоположение штырей.
Начать измерение, нажав кнопку Rx.

Измерение сопротивление заземлителя с помощью штырей по трехпроводному методу

Необходимо отключить заземлитель от шины заземления.
К заземлителю подсоединить измерительный провод к разъему П1.
Потенциальный штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 20 м от заземлителя и соединить с разъемом П2.
Ттоковый штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 40 м от заземлителя и соединить с разъемом Т2.
Штырь втыкать в землю на максимальную глубину не менее 0,5 м. Если напряжение помехи превышает 24 В, необходимо сменить местоположение штырей.

Начать измерение, нажав кнопку Rx.

Измерение сопротивления заземлителя с применением измерительных клещей по четырехпроводному методу

С измерительными клещами нет необходимости отключать заземлитель от шины заземления. Прибор компенсирует протекающий по шине ток с помощью измерительных клещей.
Заземлитель обхватить клещами и подключить к разъему «клещи».
К заземлителю выше измерительных клещей подсоединить измерительные провода к разъемам Т1 и П1. Измерительный провод Т1 компенсирует сопротивление измерительного кабеля П1.
Потенциальный штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 20 м от заземлителя и соединить с раземом П2.
Токовый штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 40 м от заземлителя и соединить с разъемом Т2.

Штырь втыкать в землю на максимальную глубину не менее 0,5 м. Если напряжение помехи превышает 24 В, необходимо сменить местоположение штырей.
Начать измерение, нажав кнопку Rx.

Измерение сопротивления заземлителя с применением измерительных клещей по трехпроводному методу

С измерительными клещами нет необходимости отключать заземлитель от шины заземления. Прибор компенсирует протекающий по шине ток с помощью измерительных клещей.
Заземлитель обхватить клещами и подключить к разъему «клещи».
К заземлителю подсоединить измерительный провод к разъему П1.
Потенциальный штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 20 м от заземлителя и соединить с раземом П2.
Токовый штырь необходимо воткнуть в землю на расстоянии не менее 40 м от заземлителя и соединить с разъемом Т2.
Штырь втыкать в землю на максимальную глубину не менее 0,5 м. Если напряжение помехи превышает 24 В, необходимо сменить местоположение штырей.
Начать измерение, нажав кнопку Rx.

Измерение сопротивления заземления с измерительными клещами и передающими клещами

С измерительными клещами нет необходимости отключать заземлитель от шины заземления. Прибор компенсирует протекающий по шине ток с помощью измерительных клещей.
Заземлитель обхватить измерительными клещами и подключить к разъему П1.
Клещами передающими обхватить шину заземления не менее чем через 30 см от измерительных клещей. Передающие клещи позволяют проводить измерение сопротивления заземления без штырей, где уложен асфальт. Если схема заземления многоэлементная, показания будут завышенные, т. к. измерение включают все элементы заземления.
Переключить прибор в режим измерения двумя клещами, убедиться величина тока в шине заземления не более 2 А.
Начать измерение, нажав кнопку Rx.

Измерение удельного сопротивления грунта

Удельное сопротивление грунта определяется по методике Вернера. Согласно этой методике штыри втыкают на одинаковом расстоянии d по прямой линии. Расстояние между штырями d должно быть более 5 раз больше глубины штырей. Удельное сопротивление грунта измеряется в Ом*м. Штыри 4 штуки соединить с прибором измерительными проводами к разъемам Т1, П1, П2, Т2.

Нормы сопротивления заземления электроустановок регламентируются ПЭЭП. Правила эксплуатации электроустановок потребителей для приборов напряжением питания до 1000 В таблица 42. Для приборов с напряжением питания 220 В и 380 В с заземленной нейтралью сопротивление заземления на вводе должно быть не более 30 Ом. При удельном сопротивлении грунта более 100 Ом*м сопротивление заземления вычисляется по формуле 0,3 от удельного сопротивления грунта. Для грунта с удельным сопротивлением 300 Ом*м допустимое сопротивление заземления до 90 Ом.

Измерение сопротивления заземления рекомендуется проводить в летнее время года с сухим грунтом и в зимнее время года когда грунт промерз, в этом случае удельное сопротивление грунта максимально. При изменении температуры грунта с 0 до -5 градусов, удельное сопротивление грунта возрастает в 8 раз. При влажном грунте удельное сопротивление уменьшается в разы, что положительно влияет на сопротивление заземления. Сопротивление заземления не должно превышать нормативов в любую погоду.

Испытания, проверка и измерение сопротивления изоляции кабеля и проводов

Передвижная электролаборатория «ЭнергоСервисГарант» оказывает услуги по измерению сопротивления изоляции в Москве и Московской области. После нашей инспекции вы сможете запустить электрооборудование, не беспокоясь о его безопасности, или заказать соответствующий ремонт, если мы выявим неполадки. Также наши специалисты выдают протокол, который вы сможете предоставить МЧС и Ростехнадзору.

Специализированная электролаборатория «ЭнергоСервисГарант» предоставляет высококвалифицированные услуги по измерению сопротивления изоляции в Москве и области. Выполняем работу оперативно согласно требованиям ГОСТов и мировых стандартов, что гарантирует высокую точность данных. За выполнение заказов принимаются опытные специалисты, инженеры с необходимыми разрешениями. Для заказа услуги необходимо заполнить форму онлайн или позвонить по телефону. Менеджер компании предоставит полноценную информацию о стоимости, а также подберет удобное время для выезда сотрудников.

Цена замера сопротивления изоляции

Цена на замеры сопротивления изоляции электропроводки в Москве зависит от вида и количества работ, проводимых на объекте. На нашем сайте представлен подробный калькулятор стоимости – после ввода необходимых параметров вы узнаете, сколько стоит замер сопротивления.

Наименование работ	Единица измерения	Цена
Замеры сопротивления изоляции мегаомметром кабельных и других линий напряжением до 1 кв.	1 линия:
	3 жилы	120,00 ₽
	5 жил	150,00 ₽
Расчитать услугу онлайн	Калькулятор

Доступная цена на измерение сопротивления изоляции кабеля в Москве и другие виды работ от нашей компании. Расценки услуг могут изменяться в зависимости от количества проверяемых объектов или устройств. Действуют различные акции, которые позволяют нашим клиентам выгодно заказывать услуги.

Как проходят замеры сопротивления

Измерение сопротивления изоляции кабеля мы проводим по следующей схеме:

подготавливаем соответствующую документацию для подписания договора на предоставление услуг;
согласовываем объем, сроки и цену работы;
проводим замеры;
отдаем клиенту техническое заключение.

Все замеры наши специалисты выполняют с помощью мегомметра согласно требованиям ГОСТа 3345-76: перед началом работники отключают проверяемый провод от сети, подключают к мегомметру и подают высокое напряжение. Результаты замеров заносятся в технический акт.

Периодичность проведения замеров сопротивления изоляции

Согласно установленным стандартам проверку необходимо проводить не реже чем 1 раз в три года. Для отдельных категорий помещений установлены следующие сроки проверки:

медицинские учреждения – каждый год;
автозаправочные станции – ежегодно;
помещения общественного питания – два раза в год для помещений с повышенной опасностью и один раз в год – в обычных;
продовольственные сети – два раза в год (если помещение повышенного класса опасности), один раз в год – для стандартных помещений;
молниеотводы – один раз в год перед сезоном гроз;
краны – каждый год;
помещения с повышенной опасностью – каждый год.

Зачем проводить замеры сопротивления изоляции

Даже самая прочная изоляция в конечном итоге изнашивается и нуждается в замене. Измерение сопротивления изоляции электропроводки позволяет предупредить короткое замыкание, пожары и удары тока. Кроме стандартной проверки, замер сопротивления изоляции рекомендуется проводить:

перед запуском электрооборудования после ремонта;
при вводе новых установок, станков и оборудования в эксплуатацию;
в случае, если того требуют акты, подаваемые в МЧС или Ростехнадзор;
в указанные выше сроки – с целью профилактики.

Своевременная проверка состояния электрооборудования и жил кабеля позволит предупредить возникновение опасных для жизни ситуаций на рабочем месте.

Особенности замеров изоляционного покрытия

Замер сопротивления изоляции необходим для диагностики электрооборудования и безопасного использования электроустановок. Это обеспечивает стабильную и надежную функциональность всей электросети на протяжении долгого времени.

Для замера наша лаборатория использует многофункциональный измеритель METREL MI 3102H, который позволяет провести сразу комплекс измерений (параметров изоляции, наличия цепи, сопротивления заземляющих устройств и так далее).

При проведении измерительных работ проверяют:

проводку и кабели с изоляцией;
обмотку трансформаторов и электрических двигателей;
цепи вторичного или аварийного оповещения и управления;
системы с слаботочными точками;
электрооборудование в различных установках.

При тщательной проверке могут обнаружиться несоответствия требованиям качества и эксплуатации. Вызвано это может быть следующими причинами:

неправильный монтаж электропроводки;
разница в показаниях напряжения в электросети;
износ приборов, проводов и устройств;
некачественное обслуживание изоляции.

Замеры сопротивления изоляции рекомендуется проводить с разным напряжением в зависимости от конкретных проверяемых участков электроцепи:

для силового кабеля и проводов – 1000 В;
для кабеля с сечением 16 кв. мм и более – 2500 В.

Точный участок, на котором замеряется сопротивление, определяется исходя из наличия/отсутствия оболочки многожильной проводки:

при отсутствии металлической брони или экрана измерение проводят между токопроводящей жилой и сопутствующими жилами, соединенными между собой и с заземлением;
если же оболочка есть, проверка сопротивления проводится между токопроводящей жилой и сопутствующими жилами, подсоединенными к броне из металла.

После проведения диагностики работники заносят данные в протоколы и технический отчет.

Электрические измерения сопротивления изоляции проводов

Измерение сопротивления изоляции является вопросом первостепенной важности при вводе в эксплуатацию новых станков и перед запуском отремонтированного электрооборудования. Также данную процедуру различные учреждения проводят с целью профилактики, обеспечивая надежную работоспособность всей сети на протяжении длительного периода времени.

В нашей компании напряжение измерения сопротивления изоляции проводов показывает METREL MI 3102H. Данное устройство позволяет за считанные минуты выявить точные параметры изоляции, наличие цепи и провести измерение.

Почему нельзя самостоятельно

проводить испытания и измерения сопротивления изоляции?

Несмотря на тот факт, что общие правила технической эксплуатации электроустановок потребителей не подразумевают измерение сопротивления изоляции силовых кабелей людьми, не обладающими специальными знаниями и опытом, существует ряд рисков. Среди них:

риск получения неправильного монтажа проводки;
значимая разница в показаниях напряжения в сети;
опасность для жизни как последствие неграмотного монтажа.

Помимо этого, проверка измерения сопротивления изоляции должна проводиться на узконаправленном оборудовании. Поэтому если вы не желаете переплачивать, то имеет смысл заказать соответствующую услугу на нашем сайте, избежав негативных последствий.

Цена на проведение измерений

Наша компания предлагает лучшие цены в Москве и области. Они целиком и полностью зависят от количества работ и их типа, поэтому нельзя назвать точную итоговую стоимость. Однако каждый, кого интересует проверка измерения сопротивления изоляции может узнать приблизительную цену на онлайн-калькуляторе нашего сайта.

При этом не стоит забывать о том, что на услугу «измерение сопротивления изоляции электропроводки» у нас всегда действует хорошая скидка.

Преимущества работы с компанией «Energo-sg»

Решившись заказать на дом команду специалистов для проведения испытания и измерения сопротивления изоляции, вы поступаете правильно! Ведь только квалифицированные профессионалы из «Energo-sg» сделают эту работу оперативно и без лишней грязи. Для того чтобы убедиться в высоком профессионализме, достаточно взглянуть на перечень преимуществ работы с компанией:

Мы работаем круглосуточно, без выходных дней и перерывов, чтобы не пропустить вашу заявку на измерение сопротивления изоляции электрических кабелей.
На все виды работ предоставляется гарантия от 1 года.
Время от времени действуют различные скидки и акции на измерение сопротивления изоляции силовых кабелей.
Мы готовы сформировать смету на измерение сопротивления или другую услугу даже в сжатые сроки.
В организации работает персонал, опыт работы которого насчитывает не менее пяти лет: для них услуга «напряжение измерения сопротивления изоляции» осуществляется без лишних хлопот.

Заказываем

измерение сопротивления изоляции жил кабеля

Для того чтобы к вам домой приехала опытная бригада электриков из «Energo-sg» с целью узнать напряжение измерения сопротивления изоляции на объекте и проделала все необходимое, требуется:

Заполнить на сайте онлайн-заявление на выезд специалистов, которые могут провести измерение сопротивления изоляции кабельных линий.
Встретиться с сотрудниками компании.
Ознакомиться со сметой.
Подписать договор.
Дождаться окончания рабочего процесса и проконсультироваться по обслуживанию.

Многих нашим клиентов, которые нацелены на приобретение такой услуги, как измерение сопротивления изоляции кабельных линий, заполнение онлайн-заявки порой вводит в ступор. Однако этот пункт не отнимает много времени и содержит не так много вопросов. Компании, которая предоставляет услугу «измерение сопротивления изоляции силовых кабелей» не нужно знать никаких личных данных своего заказчика, кроме его Ф. И.О., номера телефона и адреса электронной почты. Форма предполагает также, что клиент сможет указать наименование услуги и загрузит в заявку файл с техническим заданием.

Однако если этот путь кажется вам сложным, всегда можно заказать измерение сопротивления изоляции электропроводки или измерение сопротивления изоляции силовых кабелей по телефону, который можно увидеть вверху или внизу каждой страницы сайта.

Испытания сопротивления изоляции кабеля от Energo-SG

Качество работы электрооборудования напрямую зависит от состояния изоляции кабелей: даже незначительная, на первый взгляд, неисправность может привести к негативным последствиям. Проверка актуальна как для новых станков, которые только вводят в эксплуатацию, так и для уже давно работающего оборудования. Во время измерения сопротивления пользуются законом Ома: искомый показатель является результатом деления напряжения, приложенного к изоляционному покрытию, на величину тока, протекающего через него.

Специалисты электролаборатории «ЭнергоСервисГарант» готовы провести измерение сопротивления изоляции проводов и кабелей с высокой точностью. В нашей команде работают только профессиональные сотрудники с более чем 5-летним опытом работы. Они уже выполнили множество подобных проектов по всей Москве и Московской области, поэтому знают все особенности работы с измерениями. Кроме того, наша компания старается сохранить доступный ценник даже в сложных условиях: вся информация об акциях и текущих специальных предложениях всегда указана на сайте.

Причины неисправностей

Оболочка современных кабелей создаётся из прочного и долговечного материала, который довольно долго сохраняет свои свойства. Несмотря на это, на неё негативно действует целый ряд факторов:

высокое напряжение и воздействие солнечного света;
механические повреждения вследствие различных деформаций;
нарушения температурного режима, продолжительная жара или сильные морозы.

Стоит учитывать, что при сильном повреждении электропроводки проверка сопротивления изоляции не проводится – кабель нуждается в ремонте или полной замене.

Особенности измерения разных видов кабелей

Перед тем, как начать измерять нужные параметры, нужно проверить, что напряжение в кабеле отсутствует. Далее порядок проведения измерений отличается в зависимости кабелей, которые подлежат проверке:

высоковольтные силовые. В этом случае важно после разведения кабеля подключить тестируемую жилу к концу мегаомметра, а две остальные заземлить при помощи специального испытательного заземления;
низковольтные силовые. Жилы таких кабелей нужно освободить со второй стороны и развести друг от друга. После этого один конец оборудования подключают к измеряемой фазе, а второй – оставшимся двум, нулю и земле;
контрольные. У этих кабелей есть одно исключение: их можно не отключать от схемы. Один конец мегаомметра в этом случае подключается к тестируемой жиле, а остальные соединяются между собой и с землёй.

Мы используем современное высокоточное оборудование, которое позволяет оперативно и качественно измерить сопротивление изоляции кабеля – в среднем, для замера одной жилы требуется 1 минута.

Электролаборатория «ЭнергоСервисГарант» работает в сфере обслуживания и ремонта электроустановок уже почти 10 лет. Мы работаем с оборудованием до и свыше 1000В на объектах любого назначения. Узнать ещё больше информации о нашей деятельности и обсудить условия сотрудничества можно с менеджерами через формы обратной связи.

Часто задаваемые вопросы: Руководство по измерению сопротивления

При измерении сопротивления точность превыше всего. Это руководство — то, что мы знаем о достижении максимально возможного качества измерений.

Индекс

Введение в измерение сопротивления
Приложения
Сопротивление
Принципы измерения сопротивления
Способы подключения 4 клемм
Возможные ошибки измерения
Правильный выбор инструмента
Примеры применения
Полезные формулы и диаграммы
Узнать больше

1. Введение

Измерение очень больших или очень малых количеств всегда затруднено, и измерение сопротивления не является исключением. Значения выше 1 ГОм и значения ниже 1 Ом представляют проблемы при измерении.

Cropico — мировой лидер в области измерения малых сопротивлений; мы производим широкий ассортимент омметров низкого сопротивления и принадлежностей, которые подходят для большинства измерительных приложений. В этом руководстве дается обзор методов измерения малых сопротивлений, объясняются распространенные причины ошибок и способы их предотвращения. Мы также включили полезные таблицы характеристик проводов и кабелей, температурных коэффициентов и различных формул, чтобы вы могли сделать наилучший выбор при выборе измерительного инструмента и метода измерения. Мы надеемся, что это руководство станет для вас ценным дополнением к вашему инструментарию.

2. Области применения

Производители компонентов
Резисторы, катушки индуктивности и дроссели должны убедиться, что их продукция соответствует указанным допускам сопротивления, окончанию производственной линии и контролю качества.

Производители переключателей, реле и соединителей
Требуется проверка того, что контактное сопротивление ниже заданных пределов. Это может быть достигнуто в конце тестирования производственной линии, что обеспечивает контроль качества.

Производители кабелей
Должны измерять сопротивление медных проводов, которые они производят, слишком высокое сопротивление означает снижение токопроводящей способности кабеля; слишком низкое сопротивление означает, что производитель слишком щедро подходит к диаметру кабеля, используя больше меди, чем ему нужно, что может быть очень дорого.

Установка и техническое обслуживание силовых кабелей, распределительных устройств и переключателей напряжения
Для этого требуется, чтобы кабельные соединения и контакты переключателя имели минимально возможное сопротивление, чтобы избежать чрезмерного нагрева соединения или контакта, плохого соединения кабеля или контакта переключателя скоро выйдет из строя из-за этого эффекта нагрева. Регулярное профилактическое обслуживание с регулярными проверками сопротивления обеспечивает максимально возможный срок службы.

Производители электродвигателей и генераторов
Требуется определить максимальную температуру, достигаемую при полной нагрузке. Для определения этой температуры используется температурный коэффициент медной обмотки. Сопротивление сначала измеряется при холодном двигателе или генераторе, т. е. при температуре окружающей среды, затем устройство работает с полной нагрузкой в течение определенного периода, и снова измеряется сопротивление. По изменению значения сопротивления можно определить внутреннюю температуру двигателя/генератора. Наши омметры также используются для измерения отдельных катушек обмотки двигателя, чтобы убедиться в отсутствии коротких замыканий или разомкнутых витков и в том, что каждая катушка сбалансирована.

Автомобильная промышленность
Требование к измерению сопротивления кабелей для роботизированной сварки, чтобы гарантировать, что качество сварки не ухудшится, т. е. обжимные соединители выводов аккумулятора, сопротивление детонатора подушки безопасности, сопротивление жгута проводов и качество обжимных соединителей на компонентах .

Производители предохранителей
Для контроля качества, измерения сопротивления пайки на самолетах и военных транспортных средствах необходимо убедиться, что все оборудование, установленное на самолетах, электрически связано с корпусом самолета, включая камбузное оборудование. Те же требования предъявляются к танкам и другой военной технике. Всем производителям и потребителям больших электрических токов необходимо измерять распределение сопротивления соединений, сборных шин и разъемов к электродам для гальванического покрытия.

Железнодорожные коммуникации
Включая трамваи и подземные железные дороги (Метро) — для измерения стыков силовых распределительных кабелей, включая сопротивление стыков рельсовых путей, поскольку рельсы часто используются для передачи информации.

3. Сопротивление

Закон Ома V = I x R (Вольт = ток x сопротивление). Ом (Ом) — это единица электрического сопротивления, равная сопротивлению проводника, в котором ток в один ампер создается потенциалом в один вольт на его клеммах. Закон Ома, названный в честь его первооткрывателя, немецкого физика Георга Ома, является одним из важнейших, основных законов электричества. Он определяет взаимосвязь между тремя основными электрическими величинами: током, напряжением и сопротивлением. Когда напряжение подается на цепь, содержащую только резистивные элементы, ток течет в соответствии с законом Ома, который показан ниже.

4. Принципы измерения сопротивления

Амперметр Вольтметр
Этот метод восходит к основам. Если мы используем батарею в качестве источника напряжения, вольтметр для измерения напряжения и амперметр для измерения тока в цепи, мы можем рассчитать сопротивление с достаточной точностью. Хотя этот метод может обеспечить хорошие результаты измерений, он не является практичным решением для повседневных измерений.

Двойной мост Кельвина
Мост Кельвина — это вариант моста Уитстона, который позволяет измерять низкие сопротивления. Диапазон измерения обычно составляет от 1 мОм до 1 кОм с наименьшим разрешением 1 мкОм. Ограничения моста Кельвина: —

требуется ручная балансировка
чувствительный нуль-детектор или гальванометр требуется для определения состояния баланса
должен быть достаточно высоким для достижения достаточной чувствительности

Двойной мост Кельвина обычно заменяется цифровыми омметрами.

Цифровой мультиметр — двухпроводное подключение
Для более высоких значений сопротивления можно использовать простой цифровой мультиметр. В них используется двухпроводной метод измерения, и они подходят только для измерения значений выше 100 Ом и там, где не требуется высокая точность.

При измерении сопротивления компонента (Rx) через компонент подается испытательный ток, и измеритель измеряет напряжение на его клеммах. Затем измеритель рассчитывает и отображает результирующее сопротивление и называется двухпроводным измерением. Следует отметить, что измеритель измеряет напряжение на своих клеммах, а не на компоненте. В результате этого падение напряжения на соединительных проводах также включается в расчет сопротивления. Тестовые провода хорошего качества будут иметь сопротивление примерно 0,02 Ом на метр. В дополнение к сопротивлению выводов, сопротивление соединения выводов также будет включено в измерение, и оно может быть таким же или даже выше, чем сами выводы.

При измерении больших значений сопротивления эту дополнительную ошибку сопротивления провода можно игнорировать, но, как видно из приведенной ниже диаграммы, ошибка становится значительно выше по мере уменьшения измеренного значения и совершенно неуместна ниже 10 Ом.

ТАБЛИЦА 1

Примеры возможных ошибок измерения

RX	Сопротивление измерительного провода R1 + R2	Сопротивление соединения R3 + R4	Rx, измеренный на клеммах цифрового мультиметра = Rx + R1 + R2 + R3 + R4	Ошибка	Ошибка %
1000 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	1000,08 Ом	0,08 Ом	0,008
100 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	100,08 Ом	0,08 Ом	0,08
10 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	10,08 Ом	0,08 Ом	0,8
1 Ом	0,04 Ом	0,04 Ом	1,08 Ом	0,08 Ом	8
100 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	180 мОм	0,08 Ом	80
10 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	90 мОм	0,08 Ом	800
1 мОм	0,04 Ом	0,04 Ом	81 мОм	0,08 Ом	8000
100 мкОм	0,04 Ом	0,04 Ом	80,1 мкОм	0,08 Ом	8000

Для измерения истинного постоянного тока омметры сопротивления обычно используют 4-проводное измерение. Постоянный ток проходит через Rx и через внутренний эталон омметра. Затем измеряется напряжение между Rx и внутренним эталоном, и отношение двух показаний используется для расчета сопротивления. При использовании этого метода ток должен быть стабильным только в течение нескольких миллисекунд, необходимых для того, чтобы омметр сделал оба показания, но для этого требуются две измерительные цепи. Измеряемое напряжение очень мало, и обычно требуется чувствительность измерения мкВ.

В качестве альтернативы источник постоянного тока используется для пропускания тока через Rx. Затем измеряется падение напряжения на Rx и рассчитывается сопротивление. Для этого метода требуется только одна измерительная цепь, но генератор тока должен быть стабильным при любых условиях измерения.

Четырехпроводное соединение
Четырехпроводной метод измерения (Кельвин) предпочтителен для значений сопротивления ниже 100 Ом, и все миллиомметры и микроомметры Seaward используют этот метод. Эти измерения выполняются с использованием 4 отдельных проводов. 2 провода передают ток, известный как источник или токоподводы, и пропускают ток через Rx. Другие 2 провода, известные как измерительные или потенциальные провода, используются для измерения падения напряжения на Rx. Хотя в сенсорных проводах будет протекать небольшой ток, он незначителен и им можно пренебречь. Таким образом, падение напряжения на измерительных клеммах омметра практически такое же, как падение напряжения на Rx. Этот метод измерения даст точные и стабильные результаты при измерении сопротивлений ниже 100 Ом.

С точки зрения измерений это лучший тип соединения с 4 отдельными проводами; 2 токовых (C и C1) и 2 потенциальных (P и P1). Токовые провода всегда должны располагаться за пределами потенциала, хотя точное размещение не имеет решающего значения. Потенциальные провода должны быть подключены точно в точках, между которыми вы хотите провести измерения. Измеренное значение будет находиться между потенциальными точками. Хотя это дает наилучшие результаты измерений, часто это нецелесообразно. Мы живем в неидеальном мире, и иногда приходится идти на небольшие компромиссы, Cropico может предложить ряд практичных измерительных решений.

5. Способы четырехконтактных соединений

Зажимы Кельвина
Зажимы Кельвина аналогичны зажимам типа «крокодил» (аллигатор), но каждая челюсть изолирована от другой. Токоведущий провод подключается к одной челюсти, а потенциальный — к другой. Зажимы Кельвина предлагают очень практичное решение для четырехконтактного соединения с проводами, шинами, пластинами и т. д. . Ручной шип состоит из двух подпружиненных шипов, заключенных в ручку. Один всплеск — это текущее соединение, а другой — потенциальное или смысловое соединение.

Соединение выводов в стопку
Иногда единственным практическим решением для подключения к Rx является использование выводов в стопку. Текущий лид помещается позади потенциального лида. Этот метод даст небольшие ошибки, потому что точка измерения будет там, где потенциальный отвод соединяется с текущим отведением. Для измерения труднодоступных образцов это может быть лучшим компромиссным решением.

Кабельные зажимы

При измерении кабелей во время производства и в целях контроля качества необходимо поддерживать согласованные условия измерения. Длина образца кабеля обычно составляет 1 метр, и для обеспечения точного измерения длины 1 метра следует использовать кабельный зажим. Cropico предлагает различные кабельные зажимы, подходящие для кабелей большинства размеров. Измеряемый кабель помещается в зажим, а концы кабеля зажимаются в токовых клеммах. Потенциальные точки соединения обычно представляют собой контакты на острие ножа, которые находятся ровно в 1 метре друг от друга.

Приспособления и приспособления
При измерении других компонентов, таких как резисторы, предохранители, переключающие контакты, заклепки и т. д., невозможно переоценить важность использования испытательного приспособления для удержания компонента. Это гарантирует, что условия измерения, т. е. положение измерительных проводов, одинаковы для каждого компонента, что приведет к согласованным, надежным и значимым измерениям. Приспособления часто должны быть специально разработаны для применения.

6. Возможные ошибки измерения

Существует несколько возможных источников ошибок измерения, связанных с измерениями низкого сопротивления. Наиболее распространенные из них описаны ниже.

Грязные соединения
Как и при любых измерениях, важно убедиться, что подключаемое устройство чистое и не содержит окислов и грязи. Соединения с высоким сопротивлением вызовут ошибки чтения и могут помешать измерениям. Следует также отметить, что некоторые покрытия и оксиды на материалах являются хорошими изоляторами. Анодирование имеет очень высокое сопротивление и является классическим примером. Обязательно очистите покрытие в местах соединения. В омметры Cropico встроено предупреждение об ошибке проводов, которое укажет, если сопротивление соединений слишком велико.

Сопротивление выводов слишком велико
Хотя теоретически четырехконтактный метод измерения не зависит от длины провода, необходимо соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что сопротивление проводов не слишком велико. Потенциальные выводы не имеют решающего значения и обычно могут составлять до 1 кОм, не влияя на точность измерения, но токовые выводы имеют решающее значение. Если токоподводы имеют слишком высокое сопротивление , падение напряжения на них приведет к недостаточному напряжению на тестируемом устройстве (тестируемом устройстве) для получения разумных показаний. Омметры Cropico проверяют это соответствие напряжения на ИУ и предотвращают выполнение измерения, если оно становится слишком низким. Также предусмотрен дисплей с предупреждением; предотвращение считывания, гарантируя, что ложные измерения не будут выполнены. Если вам нужно использовать длинные измерительные провода, увеличьте диаметр кабелей, чтобы уменьшить их сопротивление.

Шум измерения
Как и при любом другом измерении низкого напряжения, шум может быть проблемой. Шум создается внутри измерительных выводов, когда они находятся под влиянием магнитного поля, которое изменяется, или провода перемещаются в этом поле. Чтобы свести к минимуму этот эффект, отведения должны быть максимально короткими, неподвижными и идеально экранированными. Компания Cropico понимает, что для достижения этого идеала существует множество практических ограничений, и поэтому разработала схемы своих омметров таким образом, чтобы свести к минимуму и устранить эти эффекты. ТермоЭДС ТермоЭДС в тестируемом устройстве, вероятно, является основной причиной ошибок при измерении малых сопротивлений. Сначала мы должны понять, что мы подразумеваем под термо-ЭДС и как она генерируется. ТермоЭДС – это небольшие напряжения, которые генерируются при соединении двух разнородных металлов, образуя так называемый переход термопары. Термопара будет генерировать ЭДС в зависимости от материалов, используемых в стыке, и разницы температур между горячим и эталонным или холодным спаем.

Этот эффект термопары внесет ошибки в измерения, если не будут предприняты шаги для компенсации и устранения этих термоэдс. Микроомметры и миллиомметры Cropico устраняют этот эффект, предлагая режим автоматического усреднения для измерения, который иногда называют методом переключения постоянного тока или методом усреднения. Измерение выполняется с током, текущим в прямом направлении, затем второе измерение выполняется с током в обратном направлении. Отображаемое значение является средним значением этих двух измерений. Любая термоэдс в измерительной системе будет добавляться к первому измерению и вычитаться из второго; отображаемое среднее значение устраняет или отменяет термоэдс из измерения. Этот метод дает наилучшие результаты для резистивных нагрузок, но не подходит для индуктивных образцов, таких как обмотки двигателя или трансформатора. В этих случаях омметр, скорее всего, изменит направление тока до того, как индуктивность полностью насытится, и правильное измеренное значение не будет достигнуто.

Измерение сопротивления соединения двух сборных шин

Неправильный тестовый ток
Всегда следует учитывать влияние измеряемого тока на ИУ. Устройства с небольшой массой или изготовленные из материалов с высоким температурным коэффициентом, таких как тонкие жилы медной проволоки, необходимо измерять при минимально доступном токе, чтобы избежать нагрева. В этих случаях одиночный импульс тока может вызвать минимальный нагрев. Если тестируемое устройство подвержено влиянию термоэдс, тогда подходит метод коммутируемого тока, описанный ранее. Омметры серии Cropico DO5000 имеют выбираемые токи от 10% до 100% с шагом 1%, а также режим одиночного импульса и, следовательно, могут быть настроены для большинства приложений.

Влияние температуры
Важно помнить, что на сопротивление большинства материалов влияет их температура. В зависимости от требуемой точности измерения может потребоваться контролировать окружающую среду, в которой выполняется измерение, поддерживая таким образом постоянную температуру окружающей среды. Это может иметь место при измерении эталонных стандартов сопротивления, которые измеряются в контролируемой лаборатории при температуре 20°C или 23°C. Для измерений, когда контроль температуры окружающей среды невозможен, можно использовать функцию ATC (автоматическая температурная компенсация). Датчик температуры, подключенный к омметру, измеряет температуру окружающей среды, и показания сопротивления корректируются до эталонной температуры 20 °C. Двумя наиболее часто измеряемыми материалами являются медь и алюминий, и их температурные коэффициенты показаны напротив.

Температурный коэффициент меди (близкая к комнатной температуре) составляет +0,393 % на °C. Это означает, что если температура увеличится на 1°C, сопротивление увеличится на 0,393%. Алюминий +0,4100 % на °C.

7. Выбор подходящего прибора

ТАБЛИЦА 2 Разрешение Измерение тока Точность при 20 o C ± 5 o C, 1 год Температурный коэффициент /°C 60 Ом 10 мОм 1 мА ±(0,15 % показаний + 0,05 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 6 Ом 1 мОм 10 мА ±(0,15 % показаний + 0,05 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 600 мОм 100 мкОм 100 мА ±(0,15 % показаний + 0,05 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 60 мОм 10 мкОм 1А ±(0,15 % показаний + 0,05 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 6 мОм 1 мкОм 10А ±(0,2 % показаний + 0,01 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 30 ppm FS 600 мкОм 0,1 мкОм 10А ±(0,2 % показаний + 0,01 % полной шкалы) 40 ppm Rdg + 250 ppm полной шкалы

Диапазон:
Максимальное значение, возможное при этой настройке

Разрешение:
Наименьшее число (цифра), отображаемое для этого диапазона

Ток измерения:
Номинальный ток, используемый этим диапазоном

Точность:
Неопределенность измерения в диапазоне температур окружающей среды от 15 до 25°C

Температурный коэффициент:
Дополнительная возможная погрешность при температуре ниже 15°C и выше 25°C

При выборе наилучшего прибора для вашего применения следует принимать во внимание следующее:

Точность можно лучше описать как неопределенность измерения, которая представляет собой близость соответствия между результатом измеренного значения и истинным значением. Обычно он выражается в двух частях, т. е. в процентах от показаний и в процентах от полной шкалы. Заявление о точности должно включать применимый диапазон температур, а также время, в течение которого точность будет оставаться в указанных пределах. Предупреждение: некоторые производители заявляют об очень высокой точности, но это действительно только в течение короткого периода 30 или 90 дней. Для всех омметров Cropico указана точность в течение всего 1 года.

Разрешение — это наименьшее приращение, отображаемое измерительным прибором. Следует отметить, что для достижения высокой точности измерения необходимо достаточно высокое разрешение, но высокое разрешение само по себе не означает, что измерение имеет высокую точность.

Пример: Для измерения сопротивления 1 Ом с точностью 0,01 % (± 0,0001) необходимо, чтобы измерение отображалось с минимальным разрешением 100 мкОм (1,0001 Ом).

Измеренное значение также может отображаться с очень высоким разрешением, но с низкой точностью, т. е. 1 Ом, измеренный с точностью до 1 %, но разрешение 100 мкОм будет отображаться как 1,0001 Ом. Единственными значащими цифрами будут 1,0100, а последние две цифры показывают только колебания измеренных значений. Эти колебания могут вводить в заблуждение и подчеркивать любую нестабильность ИУ. Необходимо выбрать подходящее разрешение, чтобы обеспечить удобное чтение с дисплея.

Длина измерительной шкалы
Цифровые измерительные приборы отображают измеренное значение на дисплеях с максимальным значением, часто 1999 (иногда обозначаемым цифрой 3 Ом). Это означает, что максимальное значение, которое может быть отображено, – 1 999, а наименьшее разрешение – 1 разряд в 1999 году. При измерении 1 Ом на дисплее будет отображаться 1,000, а разрешение – 0,001 мОм. Если мы хотим измерить 2 Ом, нам нужно будет выбрать более высокий диапазон 19,99 Ом полной шкалы, и значение будет отображаться как 2,00 Ом, разрешение 0,01 Ом. Таким образом, вы можете видеть, что желательно иметь большую длину шкалы, чем традиционная 1999. Омметры Cropico предлагают длину шкалы до 6000 отсчетов, что дает отображаемое значение 2,000 с разрешением 0,001 Ом.

Выбор диапазона
Выбор диапазона может быть как ручным, так и автоматическим. Хотя автоматический выбор диапазона может быть очень полезен, когда значение Rx неизвестно, измерение занимает больше времени, так как прибору необходимо найти правильный диапазон. Для измерений на нескольких похожих образцах диапазон лучше выбирать вручную. В дополнение к этому, различные диапазоны приборов будут измерять разные токи, которые могут не подходить для тестируемого устройства. При измерении индуктивных образцов, таких как двигатели или трансформаторы, измеренное значение увеличивается по мере насыщения индуктивности, пока не будет достигнуто конечное значение. В этих приложениях не следует использовать автоматический выбор диапазона, так как при изменении диапазонов измерительный ток прерывается, а его величина также может быть изменена, и маловероятно, что окончательные устойчивые показания будут достигнуты.

Длина шкалы		1,999	19,99	2.000	20.00	3.000	30.00	4.000	40.000
Чтение на дисплее
Измеренные значения	1.000	1.000		1.000		1.000		1.000
	2.000	Диапазон до	2,00	2.000		2.000		2.000
	3.000	Диапазон до	3,00	Диапазон до	3,00	3.000		3.000
	4.000	Диапазон до	4,00	Диапазон до	4,00	Диапазон до	4,00	4. 000

Температурный коэффициент
Температурный коэффициент измерительного прибора важен, поскольку он может значительно повлиять на точность измерения. Измерительные приборы обычно калибруются при температуре окружающей среды 20 или 23°. Температурный коэффициент показывает, как на точность измерения влияют колебания температуры окружающей среды.

Величина тока и режим
Важно выбрать прибор с подходящим измерительным током для приложения. Например, если нужно измерить тонкие провода, то большой измерительный ток нагреет провод и изменит значение его сопротивления. Медный провод имеет температурный коэффициент 4% на °C при температуре окружающей среды, поэтому для провода с сопротивлением 1 Ом повышение температуры на 10 °C увеличит его значение до 10 x 0,004 = 0,04 Ом. Однако в некоторых приложениях лучше использовать более высокие токи.

Режим измерения тока также может быть важен. Опять же, при измерении тонких проводов короткий измерительный импульс тока, а не постоянный ток, сведет к минимуму любой эффект нагрева. Режим измерения коммутируемого постоянного тока также может подойти для устранения ошибок термоэдс, но для измерения обмоток двигателя или трансформаторов импульс тока или коммутируемый постоянный ток не подходят. Непрерывный ток необходим для насыщения индуктивности, что дает правильное измеренное значение. Автоматическая температурная компенсация. При измерении материалов с высоким температурным коэффициентом, таких как медь, значение сопротивления увеличивается с ростом температуры. Измерения, проведенные при температуре окружающей среды 20 °C, будут на 0,4 % ниже, чем измерения при 30 °C. Это может ввести в заблуждение при попытке сравнить значения в целях контроля качества. Чтобы решить эту проблему, некоторые омметры снабжены автоматической температурной компенсацией (ATC). Температура окружающей среды измеряется датчиком температуры, а отображаемое значение сопротивления корректируется с учетом изменений температуры, ориентируясь на 20 °C.

Скорость измерения
Скорость измерения обычно не слишком важна, и большинство омметров будут измерять приблизительно 1 показание в секунду, но в автоматизированных процессах, таких как выбор компонентов и тестирование производственной линии, высокая скорость измерения, до 50 измерений в секунду. во-вторых, может быть желательным. Конечно, при измерении на этих скоростях омметром необходимо дистанционно управлять с помощью интерфейса компьютера или ПЛК.

Удаленные соединения
Для удаленного подключения может подойти интерфейс IEEE-488, RS232 или ПЛК. Интерфейс IEEE-488 — это параллельный порт для передачи 8 бит (1 байт) информации за раз по 8 проводам. Его скорость передачи выше, чем у RS232, но длина соединительного кабеля ограничена 20 метрами.

Интерфейс RS232 — это последовательный порт для передачи данных в формате последовательных битов. RS232 имеет более низкую скорость передачи, чем IEEE-488, и требует всего 3 линии для передачи данных, приема данных и заземления сигнала.

Интерфейс ПЛК обеспечивает базовое дистанционное управление микроомметром с помощью программируемого логического контроллера или аналогичного устройства.

Окружающая среда

Следует учитывать тип окружающей среды, в которой будет использоваться омметр. Нужен ли переносной блок? Должна ли конструкция быть достаточно прочной, чтобы выдерживать условия строительной площадки? В каком диапазоне температур и влажности он должен работать?

Просмотрите линейки миломметров и микроомметров, чтобы получить дополнительную информацию о нашей продукции.

Загрузите полное руководство в формате PDF, содержащее все главы:

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ЗАГРУЗИТЬ ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО

Основные методы точного измерения сопротивления например, использование струнных потенциометров для измерения смещения, измерения термисторов или RTD для измерения температуры, измерения сопротивления на тестовых образцах и многих других приложений.

Некоторые из наших абонентов с удивлением узнают, что существует множество различных методов, которые можно использовать для получения точных измерений сопротивления, и что выбор метода зависит от ожидаемого значения. Мы также разговариваем со звонящими, которые сообщают о странных показаниях, например: «С регистратором, который я использую, я вижу числа, которые не имеют смысла». Обычно это решается осознанием того, что измерения сопротивления охватывают множество различных диапазонов, что требует использования различных методов измерения.

В этом техническом документе мы рассмотрим несколько простых способов уменьшить погрешность и повысить точность в диапазонах низкого, среднего и высокого сопротивления.

Используйте правильный метод измерения для вашего диапазона

Измерения сопротивления представлены в единицах Ом (Ом). 1 Ом представляет собой сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к этим точкам, создает в проводнике ток силой 1 ампер, при условии, что проводник не создает никакой электродвижущей силы (напряжения) на его собственный.

Сопротивление — одно из немногих значений в электронике, которое в обычных приложениях может изменяться в таком большом диапазоне (более 12 порядков), и многие пользователи не учитывают это при сборе данных. Для большинства применений значения менее 100 Ом можно рассматривать как измерение сопротивления низкого диапазона, а от 100 Ом до миллиона Ом (мегаом) — как промежуточный диапазон. Диапазоны высоких сопротивлений идут вверх от диапазона мОм, и мы получили несколько звонков от пользователей, измеряющих диапазон гигаом (1 миллиард Ом). Когда звонящие спрашивают нас: «Мне нужно измерить сопротивление — какой регистратор вы порекомендуете?» наши специалисты по применению помогают им сузить круг вопросов, спрашивая: «Какое значение ожидаемого сопротивления вы пытаетесь измерить?»

Перед запуском приложения важно учитывать, что каждый из этих диапазонов требует использования различных методов измерения. На самом деле не существует единого метода измерения всех значений сопротивления, и вы можете легко получить неточные результаты, используя неправильный метод для своего диапазона. Например, без сопоставления вашей техники с вашим диапазоном ваши данные могут быть в пределах 5% от фактического значения.

В некоторых приложениях это не является серьезной проблемой, но в других случаях, таких как измерение температуры с помощью термистора, ваши измерения должны быть намного более точными. Например, при измерении в миллиомах или при измерении значений в гигаомах качество соединений и кабелей может иметь большое значение для точности ваших показаний. Из трех измерений измерение среднего диапазона является наиболее простым, в то время как измерения очень низкого и высокого диапазона создают проблемы, которые вы увидите в виде ошибок измерения и снижения точности.

Закон Ома

Основа измерения сопротивления. Закон Ома гласит, что отношение разности потенциалов (V) на концах проводника сопротивления (R) к току (I), протекающему в этом проводнике, будет постоянным при условии, что что температура также остается постоянной. Для большинства приложений вы можете использовать основное уравнение закона Ома I = V / R, где I — ток через проводник (указывается в амперах), V — разность потенциалов, измеренная на проводнике (указывается в вольтах), а R — это сила тока. сопротивление проводника (здесь R — константа, выраженная в омах).

С помощью закона Ома легко найти любое из этих значений. Например, также верно, что сопротивление равно напряжению, деленному на ток (R=V/I), и что напряжение = току, умноженному на сопротивление (V=I*R). Таким образом, вы можете получить любую отсутствующую переменную, если знаете две другие.

Измерение низкого сопротивления

Во-первых, давайте рассмотрим кабели, соединяющие измеряемое устройство с прибором: Если вы измеряете сопротивление вблизи источника, вы получите другие показания, чем при измерении от датчик, расположенный на расстоянии 200 футов. В качестве примера предположим, что у нас есть медный RTD на 10 Ом, который мы хотим измерить; мы должны как-то подключиться к нему, поэтому подключаем пару проводов к РДТ. Но этот провод тоже не идеальный проводник — в нем тоже есть некоторое сопротивление, как и в любом куске провода. Если это сопротивление составляет 1 Ом на 100 футов (типично для провода 20 калибра), и у нас есть 200 футов кабелей, идущих к устройству и возвращающихся обратно (всего 400 футов), мы можем ожидать, что показание сопротивления составит 10 Ом. Ом, но то, что мы увидим, будет чтением 14 Ом.

При измерении малых сопротивлений общепринятым методом является форсирование известного тока и последующее измерение напряжения на тестируемом устройстве (DUT-, см. рис. 1 ниже ). Это соответствует закону Ома, поскольку вы используете ток и напряжение для определения сопротивления. Предположим, у вас есть прецизионный источник тока (например, 2 миллиампер или 200 микроампер) и высокоточный вольтметр.

Рис. 1. Форсирование известного тока

Вы прокладываете 2 провода по одному с каждой стороны резистора, затем пропускаете ток через оба набора проводов. Однако это создает ошибку в ваших измерениях, поскольку напряжение, измеренное на концах проводов, не совпадает с напряжением на резисторе, так как оно также включает падение напряжения на проводах между измерителем и тестируемым устройством, вызванное током. течет по этим проводам. Следовательно, в этом случае вы можете уменьшить погрешность, выполнив 4-проводное измерение, в котором вы используете один набор проводов для передачи источника тока, а второй набор проводов для измерения напряжения, которое вы видите на резисторе. Этот метод обеспечивает гораздо более точный результат, исключая дополнительное падение напряжения, вызванное током, протекающим по проводам, при измерении напряжения на ИУ. В этом случае предполагается, что вольтметр потребляет незначительный ток, что обычно имеет место в большинстве регистраторов данных.

Для измерения низкого сопротивления можно использовать альтернативу 4-проводному измерению, исключив один из проводников и выполнив 3-проводное измерение. В этом методе вы измеряете два напряжения: напряжение на резисторе, а также напряжение на проводнике, по которому течет тестовый ток. Проведя эти замеры, можно определить погрешность из-за падения напряжения в одном из выводов. Когда вы определили ошибку, просто удвойте ее и вычтите из ваших измерений, чтобы получить более точные показания. Многие регистраторы данных могут выполнять трехпроводные измерения, включая регистраторы данных dataTaker и серию Grant Squirrel, упомянутую ранее. При 3-проводном измерении вы экономите кусок провода, но эта настройка предполагает, что падение напряжения в двух проводах одинаковое — если это не всегда так и падение напряжения неравномерно, вы столкнетесь с ошибками при использовании 3-х проводная техника.

Измерение высокого сопротивления

В то время как наиболее распространенные измерения сопротивления находятся в диапазоне от 0 до 100 000 Ом, специальные устройства, такие как датчики электропроводности или тестовые образцы материалов, могут иметь очень высокое сопротивление, поэтому вам, возможно, придется использовать другой метод при высоких сопротивлениях. Для этих измерений вы можете использовать надежный метод, обратный описанному выше для измерения малых сопротивлений — здесь мы прикладываем напряжение и измеряем ток для расчета сопротивления (опять же в соответствии с законом Ома). Есть несколько способов сделать это.

Для первого метода требуется высокоточный прибор, предназначенный для измерения очень малых токов. Если у вас есть источник напряжения и амперметр с пренебрежимо малым сопротивлением, вы можете просто подать 5 вольт через измеритель, подключенный последовательно с тестируемым устройством, и измерить ток. Например, если значение сопротивления составляет миллион Ом (1 МОм), ток здесь достаточно мал и составляет 5 мкА. Альтернативный метод измерения больших сопротивлений заключается в использовании источника напряжения, включенного последовательно с известным испытательным сопротивлением, для возбуждения неизвестного сопротивления и последующего измерения напряжения на испытательном сопротивлении 9.0040 (см. рисунок 2 ниже ). Зная значение источника испытательного напряжения, известное сопротивление и напряжение на этом сопротивлении, плюс закон Ома и немного алгебры, вы можете рассчитать значение неизвестного сопротивления:

Рисунок 2. Источник Напряжение через известный резистор

Чтобы этот метод работал хорошо, значение тестового сопротивления должно быть близко к значению неизвестного сопротивления (в пределах 1-2 порядков). Опять же, ваш вольтметр должен иметь хорошую точность, иначе он внесет ошибку в ваши измерения. Кроме того, вольтметр, используемый для измерения Vtest, не должен нагружать цепь, то есть его входное сопротивление должно быть в 100–1000 раз больше, чем Rtest.

Одна из проблем при измерении диапазонов высоких сопротивлений заключается в том, что даже с изолированными кабелями изоляция не идеальна — всегда есть ток утечки. Например, на самом деле может быть сопротивление 10 мегаом (10 миллионов Ом) между центром провода и всем, к чему он прикасается, включая другой кабель, поэтому утечка из кабелей может неблагоприятно повлиять на ваши измерения, добавляя пути блуждающего тока.

Чтобы облегчить это, вы можете использовать метод, называемый защитой, используя экранированный кабель вместе с отдельным источником напряжения, идущим к экранам и вокруг кабелей. Вы будете использовать отдельный источник напряжения для подачи того же напряжения на экран. Таким образом, несмотря на то, что между центральным проводником и экраном есть сопротивление, потому что они поддерживаются при одном и том же напряжении, ток утечки из измерительной цепи отсутствует, поскольку вы использовали отдельный источник напряжения для ее «защиты». Этот метод работает хорошо, но требует измерительного прибора, предназначенного для обеспечения защитного напряжения, или второго источника напряжения.

Также имейте в виду, что измерения высоких сопротивлений могут потребовать добавления задержки установления для получения точных и воспроизводимых результатов. Это связано с тем, что задействованные токи могут быть небольшими, а любая емкость, связанная с кабелями или ИУ, может привести к динамическому поведению RC с постоянной времени. По существу, напряжение на ИУ не может измениться мгновенно, а будет изменяться в зависимости от произведения сопротивления устройства и емкости кабеля и устройства. Для устройства на 100 МОм с соответствующей емкостью 1 нанофарад постоянная времени будет равна 108 x 10-9.= 10-1 или 0,1 секунды. Для того, чтобы измерение установилось на 99,5% от его конечного значения, требуется 5 постоянных времени или 0,5 секунды!

Опять же, защита может помочь, устраняя влияние емкости в кабеле, но необходимо учитывать усадку, связанную с емкостью устройства. Обычно проявляются ошибки установления и показания сопротивления меньше ожидаемых или изменяются при повторных измерениях. Для устранения этих проблем мы обычно вводим задержки между подачей напряжения источника и измерением, а затем увеличиваем задержки до тех пор, пока показания не перестанут меняться по мере добавления задержки.

Измерение промежуточного сопротивления

Измерение промежуточного сопротивления обычно составляет от нескольких сотен Ом, когда сопротивление соединений и кабелей больше не имеет значения, до 100 000 Ом. В этих диапазонах метод, который вы будете использовать, во многом зависит от того, какое измерительное устройство вы используете — нет ни одного метода, который обязательно был бы лучше другого. К счастью, в этом диапазоне ошибки менее распространены, а измерение более прямое. В более дешевых регистраторах может использоваться источник напряжения с последовательным резистором, поскольку аппаратное обеспечение проще, в то время как в более дорогих устройствах может использоваться источник тока и вольтметр.

Резюме

При сопротивлении менее 10 000 Ом вы можете использовать приведенные выше методы для диапазонов с низким сопротивлением — когда вы дойдете до 100 Ом и ниже, вам обязательно понадобится это для получения точных показаний.