บทความที่ 1 : MEGA OHM METER ( Insulation tester )

INSULATION TEST 

          การทำ Insulation test เป็นการทดสอบค่าความเป็นฉนวนใน สายเคเบิ้ล , มอเตอรไฟฟ้า , Heater , อุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ หรือแม้กระทั่งดิน ก็มีค่าความเป็นฉนวนเช่นกัน  ในสายเคเบิ้ลหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า  เราสามารถทดสอบค่าความเป็นฉนวนได้โดยตรวจสอบจากขดลวดภายในว่าสามารถทนแรงดันไฟฟ้าในระดับมาตรฐานที่กำหนดไว้ได้หรือไม่ เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบคือ Insulation tester  หรือ ที่เรียกกันทั่วๆไปว่า Mega Ohm meter

ทำไมต้องมีการทดสอบค่าความต้านทานฉนวนไฟฟ้า

           ปกติการทดสอบค่าความต้านทานฉนวนไฟฟ้า ก็เพื่อเป็นการป้องกันการเกิดไฟฟ้าดูด (Electrical Shocks) เพื่อเป็นการป้องกันบุคคล และเป็นการลดหรือจำกัดการหยุดการทำงาน การทดสอบค่าความต้านทานฉนวนไฟฟ้าเป็นการตรวจจับการเสื่อมของฉนวน แล้วบันทึกลงในตารางการซ่อมแซม เช่น ทำความสะอาดด้วยสุญญากาศ, ทำความสะอาดด้วยไอน้ำ, การทำให้แห้งและการพันขดลวดใหม่ มันจะเป็นการช่วยการประเมิณคุณภาพของการซ่อม ก่อนที่อุปกรณ์ไฟฟ้าจะถูกนำกลับไปใช้งานอีกครั้ง

ตัวอย่างการทำ Insulation  test :

1. easytest MEGA Insulation Resistance test 
2. Electrical Testing - Insulation Resistance
3. Insulation Resistance Test

MEGA OHM METER or INSULATION TESTER

 

 

          เป็นโอห์มมิเตอร์สำหรับวัดความต้านทานค่าสูงมากๆ  โดยเฉพาะความต้านทานของวัสดุที่ใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า  นิยมเรียกว่าเมกเกอร์ (Megger)  หรือเครื่องทดสอบความเป็นฉนวน (Insulation Testers) เมกโอห์มมิเตอร์มีสเกลหน้าปัดบอกค่าสเกลไว้เป็นเมกโอห์ม ( MΩ )  มีพิสัยการวัดจาก  10 kΩ  ถึง  10 GΩ  โดยมีความถูกต้อง  3 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์  จากรูปด้านบนแสดงถึงหลักการทำงานง่ายๆของเมกกะโอห์มมิเตอร์  โดยการป้อนแรงดันกระแสตรงที่มีค่าสูงให้กับตัวต้านทานที่ต้องการทราบค่า  X  แล้ววัดกระแสที่เกิดขึ้น  โดยใช้โวลต์มิเตอร์ที่มีอิมพิแดนซ์สูง   วัดค่าแรงดันที่ตกคร่อมตัวต้านทานมาตรฐาน  Rs 

จะได้ว่า   E0/Ein  =  Rs/X    ถ้า  X >> Rs

เมกะโอห์มมิเตอร์ชนิดมือหมุน

 

 

รูปร่างโครงสร้างภายในของเมกะโอห์มมิเตอร์ชนิดมือหมุน

          โครงสร้างภายในเมกะโอห์มมิเตอร์  ประกอบด้วย เครื่องกำเนิดแรงดันไฟตรงที่ใช้เป็นเจเนอเรเตอร์ชนิดมือหมุน   ที่จะให้แรงดันค่าใดค่าหนึ่งดังต่อไปนี้คือ  100V  250V  500V  1,000V  หรือ  2,000V  แล้วแต่ย่านของการวัด  แม่เหล็กถาวรแกนเหล็กรูป วงแหวน ขดลวดแรงดัน A (Potential Coil)  ขดลวดกระแส B  (Current Coil) และตัวต้านทาน R1,R2 ขดลวด A และ ขดลวด B สามารถหมุนรอบแกนเหล็กรูปวงแหวนได้และมีเข็มชี้ยึดติดอยู่ด้วย ปกติเข็มชี้จะชี้ที่ตำแหน่งใดก็ได้ ไม่จำเป็นต้องชี้ที่ตำแหน่ง 0 Ω เพราะส่วนเคลื่อนไหวของมิเตอร์ชนิดนี้ ไม่มีสปริงคอยควบคุมการเบนกลับของเข็มชี้ แต่ก่อนการใช้งานควรจะปรับเข็มชี้ให้ชี้ที่ตำแหน่ง 0 Ω ก่อน  ถ้าไม่ได้ต่อตัวต้านทาน Rx เข้าจุดวัด   เมื่อหมุนเครื่องกำเนิดแรงดัน จะมีแรงดันเกิดขึ้นมาป้อนให้ตัวต้านทาน R1 และขดลวดแรงดัน A ทำให้ขดลวดแรงดัน A เกิดอำนาจแม่เหล็กผลักดันกับอำนาจแม่เหล็กถาวร ส่วนขดลวดกระแส B ไม่เกิดอำนาจแม่เหล็ก อำนาจแม่เหล็กทั้งสองผลักดันกัน  ทำให้เข็มชี้บ่ายเบนไปชี้ที่ตำแหน่ง ∞ ตัวต้านทาน R1 ที่ต่ออนุกรมกับขดลวดแรงดัน A  ทำหน้าที่จำกัดกระแสให้ไหลผ่านขดลวดแรงดัน A  พอเหมาะไม่มากเกินไป  ถ้าช็อตจุดต่อตัวต้านทาน Rx เข้าด้วยกัน เมื่อหมุนเครื่องกำเนิดแรงดัน มีกระแสไหลผ่านทั้งขดลวดแรงดัน A กับ R1 และขดลวดกระแส B กับ R2 เกิดอำนาจแม่เหล็กขึ้นที่ขดลวดทั้งสองชุด ผลักดันกับอำนาจแม่เหล็กถาวร แต่เนื่องจากอำนาจแม่เหล็กของขดลวดกระแส B มีอำนาจแม่เหล็กมากกว่าขดลวดแรงดัน A ทำให้เข็มชี้เบนชี้ค่าที่ 0 Ω  ตัวต้านทาน R2 ที่ต่ออนุกรมกับขดลวดกระแส B ทำหน้าที่จำกัดกระแสให้ไหลผ่านขดลวดกระแส B พอเหมาะไม่มากเกินไป  เมื่อต่อตัวต้านทาน Rx  เข้าที่จุดต่อวัด และหมุนเครื่องกำเนิดแรงดัน มีกระแสไหลผ่านทั้งขดลวดแรงดัน A และขดลวดกระแส B อำนาจแม่เหล็กของขดลวดแรงดัน A พยายามผลักดันให้เข็มชี้เบนไปที่ตำแหน่ง ∞ ส่วนขดลวดกระแส B พยายามผลักดันให้เข็มชี้เบนไปที่ตำแหน่ง 0 Ω การเบนของเข็มชี้นี้จะเบนไปทาง∞ ได้มากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับความต้านทาน Rx  ที่นำมาต่อวัด ถ้า Rx  มีค่าความต้านทานมาก มีกระแสไหลผ่านขดลวดกระแส B น้อย อำนาจแม่เหล็กของขดลวดกระแส B เกิดน้อย เข็มชี้ถูกบ่ายเบนไปทาง ∞ มาก ถ้า Rx มีค่าความต้านทานน้อย มีกระแสไหลผ่านขดลวดกระแส B มาก อำนาจแม่เหล็กของขดลวดกระแส B เกิดมาก เข็มชี้ถูกบ่ายเบนไปทาง 0 Ω มาก นั่นคือการแสดงค่าความต้านทานที่วัดออกมาได้ในหน่วยของเมกะโอห์ม

เนื่องจากเราใช้เครื่องตรวจวัดฉนวนนี้ในการวัดความต้านทานของฉนวนในอุปกรณ์ไฟฟ้าและในการเดินสายไฟ  ดังนั้นการเลือกใช้แรงดันของต้นกำเนิด  จึงไม่ควรคำนึงถึงแต่ย่านของการวัดเพียงอย่างเดียวแต่ต้องคำนึงถึงแรงดันใช้งาน  (operating  voltage)  ของอุปกรณ์ไฟฟ้านั้นๆด้วย    เช่น  ความต้านทานของฉนวนที่ดูจะมีค่าเพียงพอที่แรงดันต่ำเกิดการเสื่อมสลาย ( break  down)  ขึ้นเมื่อแรงดันที่ใช้นั้นเพิ่มขึ้น  การรักษาระดับแรงดันของเครื่องกำเนิดให้คงที่นั้นใช้กัฟเวอร์เนอร์  (governor) เป็นตัวควบคุม

ต่อมามีการพัฒนาเมกกะโอห์มมิเตอร์  โดยการปรับปรุงให้เครื่องเมกะโอห์มมิเตอร์ให้สามารถใช้แรงดันคงที่ที่ 100 ถึง 1,000 โวลต์  ได้ โดยการสร้างแรงดันมาจากแบตเตอรี่  8  ถึง  12  โวลต์   เรียกว่าเมกกะโอห์มมิเตอร์ชนิดใช้แบตเตอรี่  ซึ่งข้อดีคือสามารถให้กำเนิดแรงดันสูงได้คงที่กว่าชนิดมือหมุน  จึงถูกนำมาใช้งานแทนเครื่องวัดแบบเก่า

เมกะโอห์มมิเตอร์ชนิดใช้แบตเตอรี่ 

 

 

          ไดอะแกรมแสดงวงจรของเครื่องเมกะโอห์มมิเตอร์ชนิดแบตเตอรี่   วงจรที่จ่ายไฟแรงดันสูงกระแสตรงจากต้นกำเนิดแรงดันต่ำกระแสตรงเรียกว่าเครื่องเปลี่ยน  DC-DC  แรงดันที่ออกมาจากเครื่องเปลี่ยนถูกแบ่งด้วยความต้านทาน  R1 และ  R2 และถูกป้อนเข้าทางขั้วสัญญาณเข้าคู่หนึ่งของวงจรขยาย   ส่วนขั้วสัญญาณเข้าอีกคู่หนึ่งนั้นต่อกับแรงดันอ้างอิง  ( reference  voltage )  Vrดังแสดงในรูป  ผลต่างระหว่างแรงดันทั้งสองจะถูกขยายโดยวงจรขยายแล้วนำไปควบคุมแรงดันที่จ่ายออกจากเครื่องเปลี่ยนจนทำให้ผลต่างระหว่างแรงดันสองจำนวนนั้นเป็นศูนย์   โดยวิธีนี้แรงดันที่จ่ายออกจากเครื่องเปลี่ยนจึงมีค่าคงที่เป็น V=V x (R1+R2)/R2  แอมมิเตอร์ที่ใช้ในการวัดนี้  ได้ถูกแบ่งสเกลเป็นค่าของความต้านทาน

 

สเกลย่านการวัดเครื่องวัดความเป็นฉนวนเมกเกอร์ ย่านขวามือสุด 0.1Ω เป็นย่านค่าความต้านทานต่ำ ส่วนย่านซ้ายมือสุด 20 kΩ ถึง ∞ หรือย่านความต้านทานสูง

Reference

• การวัดและเครื่องวัดไฟฟ้า  รศ.ดร.เอก  ไชยสวัสดิ์
• เครื่อง วัดและการวัดทางไฟฟ้า  อาภรณ์  เก่งพล ศาตราจารย์ทางวิศวกรรมไฟฟ้า  จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และ ดร.โอชามุ  นิชิโนะ  ศาตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียว
• Basic  Electrical  and  Electronic  Tests and Measurement , Michael  Braccio
• http://www.neutron.rmutphysics.com/physicsboard/forum/index.php?topic=1118.0
• http://bymeter.blogspot.com/2008/03/6-6.html
• http://thailandindustry.com/guru/view.php?id=13377&section=9
• http://www.electrotechnik.net/2009/05/insulation-resistance-measurement.htm