Mega Ohmmeter (Insulation tester)

Insulation Tester เครื่องมือทดสอบความเป็นฉนวนไฟฟ้า คือ เครื่องมือที่ใช้วัดค่าความต้านทานชนิดพิเศษ ใช้วัดความต้านทานที่มีค่าสูงมากเป็นเมกะโอห์ม (Meg Ohm) ซึ่งเป็นค่าความต้านทานที่บอกถึงความเป็นฉนวนไฟฟ้า หรือเป็นเครื่องชี้การรั่วลงดิน (ground)  ของเครื่องมือหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า เครื่องวัดแบบนี้มีพิสัยวัดจาก 10 kΩ ถึง 10 GΩ (โดยมีความถูกต้อง 3 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์)

การทำ Insulation test เพื่อทำการทดลองค่าความเป็นฉนวนเช่น สายเคเบิ้ล, มอเตอร์ไฟฟ้า, Heater เพื่อทดสอบว่าค่าความเป็นฉนวนของขดลวดภายใน สามารถทนแรงดันไฟฟ้าในระดับมาตราฐานที่กำหนดไว้ได้หรือไม่? 

-เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบคือ Insulation tester หรือเรียกทั่วๆไปว่า Mega Ohmmeter

Insulation tester หรือ Mega Ohmmeter โดยทั่วไปที่ใช้มีหลายระดับแรงดันทดสอบตั้งแต่ 50V ถึง 15,000V ฉะนั้นเราจึงควรเลือกใช้ให้ถูกตามระดับแรงดันที่ใช้งาน เช่น มอเตอร์ที่ใช้งานทั่วไป 3 เฟส ในบ้านเราใช้งานอยู่ที่ 380V ให้ทำการทดสอบค่าความเป็นฉนวนที่ 1,000V ถ้าเลือกการใช้เครื่องวัดไม่ถูกต้อง แรงดันที่สูงเกินไปสามารถจะทำลายระบบฉนวน ที่ทำการทดสอบได้

ระบบตรวจสอบความเป็นฉนวน จะใช้วิธีการปล่อยไฟฟ้ากระแสตรงที่มีค่าแรงดันสูงมากป้อนผ่านขดลวดหรือ ขดลวดที่ต้องการทดสอบ เช่น ใช้ระบบไฟฟ้าแรงดัน 500V สำหรับทดสอบอุปกรณ์ที่ใช้ระบบไฟ 220V ซึ่งมีย่านวัดได้ถึง 200MΩ

การวัดความต้านทานฉนวน (Insulation Resistance Test) เพื่ออะไร?

การทดสอบความต้านทานฉนวนนี้ จะกระทำกับมอเตอร์ทุกตัวที่โรงงานผู้ผลิต ตามมาตราฐาน IEC เป็นการทดสอบแบบประจำ (Routine Test) ซึ่งการทดสอบนี้จะเป็นตัวชี้คุณภาพของฉนวน และความเสื่อมคุณภาพของฉนวน

การวัดโดยใช้ Meg Ohm นั้น ค่าที่วัดได้ จะมีการอ่านเป็นค่า DAR. และค่า P.I.

1.DAR. คือ Dielectric Absorption Ratio เป็นการเปรียบเทียบค่าของความต้านทานฉนวนที่เกิดจากการวัดค่า ที่ 60 วินาที นำมาหารด้วย 30 วินาที ที่ชื่อว่า Dielectric Absorption เพราะในสภาวะของการวัดค่าความต้านทานฉนวน คือการป้อนไฟดีซีเข้าไปที่ฉนวน เวลาตั้งแต่ 0 วินาทีจนถึง 60 วินาทีเป็นช่วงที่ฉนวนมีคุณสมบัติด้าน Dielectric Adsorption

DAR. มีหลักการพิจารณาดังนี้
1.0 - 1.25 พอใช้
1.4 - 1.6 ดี
มากกว่า 1.6 ดีมาก ที่อุณหภูมิไม่เกิน 40 องศาเซลเซียส ไม่เกี่ยวกับคลาสของสาย

*DAR. จะเป็นที่นิยมในสมัยก่อนเนื่องจาก การวัดเมกเกอร์ในสมัยก่อนเครื่องมือวัดยังเป็นแบบปั่นด้วยมือ ฉะนั้นจึงจะเป็นการยากที่จะทำการวัดโดยวิธีแบบ P.I. เพราะต้องใช้มือปั่นไฟฟ้านานถึง 10 นาที

2. P.I. (Polarization Index) คือ ค่าประเมิณสภาพฉนวน เรียกอีกอย่างคือ ค่าดัชนีการเปลี่ยนขั้ว จะใช้อุณหภูมิอ้างอิงที่ 40 C ซึ่งฉนวนแต่ละคลาสก็มีค่ามาตราฐานต่างกัน การวัดนั้นจะวัด 2 ครั้ง คือ
ครั้งแรก    เวลา 10 นาที ได้ค่า capacitance ของฉนวน และการไปกลับที่วมบูรณ์ของแรงดัน
ครั้งที่สอง เวลา  1  นาที ได้ค่า Insulation Resistance อย่างเดียว
สุดท้าย นำค่าทั้ง 2 ที่วัดได้มาหารกัน เช่น ครั้งแรก 550 Mohm ครั้งที่ 2 390 Mohm 550/390 = 1.41 Mohm นี่คือค่า P.I.ที่แท้จริง

สำหรับฉนวนของมอเตอร์แต่ละ CLASS จะมีค่า P.I. ต่ำสุดที่ยอมรับได้แต่กต่างกันดังนี้ คือ
Class A ค่า P.I. ต้อง >/= 1.5 Mohm
Class B ค่า P.I. ต้อง >/= 2    Mohm
Class c ค่า P.I. ต้อง >/= 2     Mohm
(โดยอ้างอิงถึงมาตราฐาน IEEE STD 56-1958)
การเปรียบเทียบเพื่อวิเคราะห์

PI < 1.5 M หมายถึง ฉนวนต้องปรับปรุง
PI < 4    M หมายถึง ฉนวนดีมาก
PI สูงมาถึง 7 M หมายถึง ฉนวนแห้งกรอบ ใกล้ชำรุด
PI < 1    M หมายถึง เกิดการชำรุดที่ฉนวน และฉนวนมีความชื่นมากต้องรีบแก้ไข

P.I. (polarization Index) ดัชนีการเปลี่ยนขั้ว หมายถึง การเปลี่ยนขั้วโมเลกุลของฉนวน ซึ่งอยู่ในสมมุติฐานที่ว่า ถ้าฉนวนที่ดี เมื่อมีการป้อนแรงดันเข้าไปที่ฉนวนโมเลกุล จะมีการกลับขั้วได้อย่างสมบูรณ์ และในท้ายที่สุดจะไม่มีกระแสไฟลผ้านตัวฉนวนนั้นได้เลย ซึ่งจะทำให้ได้ค่าฉนวนที่ค่าความต้านทานสูง แต่ในทางกลับกัน ถ้าฉนวนที่ไม่ดี การกลับขั้วของโมเลกุลจะทำได้ไม่สมบูรณ์ ทำให้มีกระแสไหลผ่านอยู่ตลอดเวลาทำให้มีค่าความต้านทานต่ำ

ค่าความเป็นฉนวนที่วัด ณ เวลา 10 นาทีต่อค่าที่วัดได้ ณ เวลา 1 นที การทดสอบนี้อธิบายมาตราฐาน IEEE 43 สำหรับระบบฉนวนสมัยใหม่มีแนวโน้มที่จะผลิตระบบฉนวนที่มีค่าความเป็นฉนวนที่สูง ส่งผลให้ค่า PI ที่วัดได้มีค่าไม่ถึง 1.0 ซึ่งอาจต้องมีการทบทวนเนื้อหา หรือข้อกำหนดต่างๆในมาตราฐาน เช่น ค่าคาปาซิแตนซ์ (C) ของฉนวน ฉะนั้นค่า PI จึงนำค่าเวลา 10 นาทีมาหารด้วยเวลา 1 นาที และได้ตัวเลขเท่าไรจะนำไปพิจารณาจากมาตราฐาน

ค่า PI ที่ปกติค่าความเป็นฉนวนที่ 10 นาที จะมีค่ามากกว่าค่าที่ 1 นาที

*ปัจจุบัน PI จะเป็นการวัดที่นิยมมากกว่า

ข้อจำกัดของการทดลองค่าความเป็นฉนวน (Insulation Resistance Test)

IEEE 43 เป็นมาตราฐานที่กำหนดแนวทางการทดสอบค่าความเป็นฉนวน ฉบับปี 2000 กำหนดค่ายอมรับขั้นต่ำไว้ดังนี้ เครื่องจักรส่วนใหญ่ที่พันด้วยลวดกลม และขดลวดที่มีแรงดันต่ำกว่า 1,000V

การใช้งาน Mega Ohmmeter

Mega ohmmeter จะมีสองสาย สายหนึ่งจับกับกราวด์ อีกสายจับกับ power ที่จะวัดตั้งค่าโวลต์ หลังจากนั้นกดปุ่ม test ค้าง และรอสักนิดจนกว่าค่าจะหยุดการแกว่ง หรือการแกว่ง หรือแกว่งแคบที่สุด แล้วก็อ่านค่า หรือเมื่อปล่อยจากปุ่ม test มิเตอร์ก็จะอ่านค่าออกมา

ตัวอย่างเครื่องวัด Insulation tester
5kV Digital Insulation Tester

CA6547 5kV Digital Insulation Tester

เครื่องมือวัดความต้านทานฉนวน Full Function

• วัดค่าความต้านทานสูงสุดได้ถึง 10 TΩ(1012Ω)
• คำนวณและแสดงค่า DAR, PI, DD อัตโนมัติ
• แรงดันทดสอบสูงสุด 5,000 V
• ตั้งเวลาทดสอบอัตโนมัติได้
• สามารถวัด Leakage Current ได้ต่ำสุดถึงระดับ nA
• สามารถโปรแกรมแรงดันทดสอบเองได้อิสระ
• สามารถบันทึกค่าวัดและนำไปพล๊อตกราฟในโปรแกรม Dataview™ เพื่อวิเคราะห์ความเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานได้

CA6550 10kV High Voltage Megohm-Meter
CA6555 15kV High Voltage Megohm-Meter
เครื่องวัดความต้านทานฉนวน

• แรงดันไฟฟ้า (Voltage) ทดสอบสูงสุดถึง 15 kV• ค่าความต้านทานที่อ่านค่าได้ สูงสุดถึง 30 TΩ
• กระแสทดสอบสูงสุดปรับตั้งได้ถึง 10 mA
• หน้าจอ LCD แสดงกราฟและค่าความต้านทานที่ทดสอบได้ทันที
• คำนวณค่า DAR / PI / DD / ∆R / ∆R (ppm/V) Ratios อัตโนมัติ
• สามารถตั้ง Timer หยุดการทดสอบอัตโนมัติ

อันตรายที่อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากใช้ Insulation tester
เนื่องจาก Insulation tester จะต้องสร้างแรงดันออกมา ซึ่งเป็นแรงดันที่ค่อนข้างสูง ถ้าสัมผัสจะทำให้เกิดอันตรายอาจถึงแก่ชีวิตได้ ในช่วงที่ทำ Insulation test ต้องคอยให้คนคอยระวังไม่ให้ใครสัมผัส ปลายสายอีกด้านหนึ่ง และเมื่อทดสอบเสร็จแล้วต้องทำการ Discharge ให้เรียบร้อยทุกครั้ง

อ้างอิงข้อมูลดีๆมาจาก

-http://www.savemotor.com/article.php?id=87063&lang=th&headername=%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%97%E0%B8%94%E0%B8%AA%E0%B8%AD%E0%B8%9A%E0%B8%84%E0%B9%88%E0%B8%B2%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B8%A1%E0%B9%80%E0%B8%9B%E0%B9%87%E0%B8%99%E0%B8%89%E0%B8%99%E0%B8%A7%E0%B8%99

-http://thailandindustry.com/guru/view.php?id=15623&section=9

-http://thailandmultimeter.com/article?id=29702&lang=th

-http://www.thaiaircare.com/article/1225/

-http://www.chauvinthailand.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=13

-หนังสือการวัดและเครืองวัดไฟฟ้า รศ.ดร.เอก ไชยสวัสดิ์
-หนังสือทฤษฏีเครื่องวัดไฟฟ้า มงคล ทองสงคราม