Isolatieweerstandsmeting

Uitleg isolatieweerstandsmeting (ISO)

De isolatieweerstandstest wordt gebruikt voor testobjecten met beschermingsklasse I of II.
Objecten met beschermingsklasse I zijn voorzien een aarde geleider (PE).

Producten met klasse II zijn voorzien van een extra beschermende isolatie en hebben geen PE geleider.

Producten met beschermingsklasse II zijn doorgaans gemarkeerd met dit symbool:.

Met behulp van de isolatieweerstandsmeting wordt getest of de ohmse isolatieweerstand boven de grenswaarde ligt die in de norm is vastgelegd.
De test wordt uitgevoerd om te controleren of er te hoge lekstromen optreden ten opzichte van de aarde of tussen elektrische leidingen.

Indien de isolatieweerstand hoog is en de lekstroom laag, geeft dit aan dat er voldoende isolatie aanwezig is van de stroom voerende delen van het testobject.
Als de isolatieweerstand te laag is treedt er een te hoge aanraakstroom in de metalen onderdelen van het te beproeven product en kan dit gevaar opleveren.

Bij het aanraken van deze metalen onderdelen zal de zogenoemde aanraakstroom door de persoon naar de aarde vloeien. Vooral bij testobjecten met beschermende klasse II kunnen isolatiefouten bij metalen onderdelen gevaarlijk zijn, aangezien de stroom niet door de aarding kan worden afgevoerd.

Definities
EVU      : Netbeheerder
DUT      : Device Under Test | test object
IL          : Stroom door testobject
IAbl      : lekstroom
UN        : Voedingsspanning
RPE      : Aardingsweerstand
UB        : Mogelijke aanraakspanning

Indien de aardverbinding niet correct is aangesloten, kan de aanraakspanning bij de schakelkast/behuizing van de DUT te hoog worden. Bij het aanraken van de delen van de metalen kast vloeit een gevaarlijke aanraakstroom door de persoon naar de aarde.

Deze afbeelding geeft een Klasse I toestel weer met een te hoge weerstand door de aarde. Deze foutstroom zal door de persoon naar de aarde vloeien.


Afbeelding van een klasse II toestel waar de foutstroom direct door de persoon naar aarde vloeit.

Voor het testen van de isolatieweerstand is een testspanning verbonden met de isolatie en het geleidende gedeelte.

De testspanning is doorgaans 500 Volt DC. De test wordt vaak uitgevoerd met kortgesloten voedingskabels ten opzichten van de aardekabel (PE). Er zijn verschillende normen en regels voor verschillende testobjecten. Het spanningsniveau is in de normering vastgelegd.

Indien de isolatieweerstandsmeting met een DC spanning wordt doorgevoerd, heeft het capacitieve gedeelte van het testobject alleen invloed tijdens het aanleggen van de spanning. Indien de capaciteit “geladen” is meet men alleen de lekstroom door het ohmse gedeelte van het testobject.

Indien een testobject een hoge capaciteit bezit is het verplicht om het testobject te ontladen, onze testsystemen controleren automatisch of er een restspanning aanwezig is en hoeveel Volt deze bedraagt.

 

Aansturing en programmering GLP2-CE testsystemen via SCPI

Geautomatiseerde testsystemen zijn in de huidige industrie niet meer weg te denken.
Onze GLP2-CE range biedt uitgebreide mogelijkheden voor externe aansturing en programmering met behulp van SCPI  (Standard Commands for Programmable Instruments).

Met behulp van deze wereldwijde standaard is het eenvoudig om zeer snel complexe testroutines te programmeren zoals o.a. via LabVIEW.

Commando voorbeelden

PROGram:CATalog?                                            Geeft het actueel geladen testprogramma weer.

PROGram:SELected:EXECute                          Start geladen testprogramma.

PROGram:SELected:STATe?                             Geeft de status weer van actueel geladen programma.

PROGram:SELected:STATe                              Start of stopt het testprogramma.

FETCh:STEP?                                                      Vraagt de meetwaarde op van de huidige teststap.

Buiten de SCPI communicatie is het ook mogelijk om de tester te voorzien van extra in- en uitgangen, zowel digitaal als analoog.

 

4-draads weerstandsmeting Kelvin meettechniek

Om meetfouten te voorkomen bij lage weerstandswaarden (milliOhm) past men een 4-draadsmeting toe.

De afbeelding toont een weerstand Rx en twee meetpunten. De test sondes hebben twee contactpunten/contactvlakken die geïsoleerd zijn ten opzicht van elkaar. Zo zijn er in totaal vier aansluitpunten op de te meten weerstand.

Bij de 4-draadsmeting (ook wel Kelvin meettechniek) wordt met behulp van deze meetmethode de overgangsweerstand tussen de meetsonde en het testobject gecompenseerd. Ook de weerstandswaarde van de meetkabels wordt compleet gecompenseerd.

Een contact zorgt voor de aanvoer van de stroom naar het testobject en het tweede contact zorgt voor het meten van de spanningsval met behulp van een hoog-ohmige voltmeter.

Deze meettechniek hanteren wij standaard bij aardingsmetingen (PE – GB) en ohmse weerstandmetingen (R).

In de vierdraads meting wordt de spanningsval gemeten met een hoog-ohmige voltmeter. Bovenstaande afbeelding toont een vervangingsschema van het meetcircuit.

De interne weerstand van de voltmeter is in het MOhm / GOhm bereik, maar desondanks loopt er alsnog een kleine stroom. De totale stroom bestaat uit de stroom door de voltmeter en de stroom door de te meten weerstand.

Met behulp van een berekening kunnen we aantonen dat de stroom door de voltmeter nagenoeg te verwaarlozen is.

Bij een weerstand van 0,1Ω stroom van 2.5A resulteert dit in een spanning over de weerstand van 0,25V.

Veronderstel verder dat de inwendige weerstand van de voltmeter 10MΩ is. Dit resulteert in een meetstroom door de voltmeter van 25 nA (nano Ampere!)

Dat maakt een aandeel van de stroom door de voltameter van 0.000001%! De stroom door de voltmeter is zeer laag.

Om het testobject in vierdraads meting aan te sluiten bieden wij  verschillende klemmen aan.

Vierdraads-matrix voor de weerstandsmeting

De vierdraads-meting kan ook gebruikt worden bij testers met een matrix. In dit geval zijn vier relais per aansluitpunt op het testobject noodzakelijk. Zo is het mogelijk dat elk aansluitpunt gemeten kan worden ten opzichte van elkaar. Bij deze methode wordt de bijbehorende stroom relais en de spanning relais (sense) altijd tegelijkertijd geschakeld.

Met behulp van de matrix in 4-geleidermeettechniek kan men diverse complexe metingen uitvoeren aan een grote verscheidenheid producten.