耐电压击穿测试仪的原理及分类

耐电压测试仪的原理及分类

一、耐电压测试仪概述

耐电压测试仪主要用于检测和试验各种电气设备、绝缘材料和绝缘结构等的介电强度，方法是在绝缘介质上施加一个远大于其正常工作条件的电压信号，如果在规定的时间内该介质没有发生击穿，或击穿电流不超过规定的值，那么则认为该绝缘介质经受得住严酷条件下的考验，在正常工作电压下工作时应是安全的。施加电压可以是交流的，也可以是直流的，这取决于标准规范对产品的检测要求。通常情况下所施加的高电压值为被测试品工作电压值的两倍再加上1000V，或者波形和幅度符合不同安规标准的要求。

二、耐电压测试仪的基本工作原理

不管什么类型的耐电压测试仪，其核心的工作机理均是要产生具有一定功率的交流或直流高压信号施加于被测绝缘介质上，持续规定的时间，并检测流过绝缘体的击穿电流，通过计算击穿电流的大小来判定绝缘介质的介电强度是否符合要求。如果在规定的时间内，击穿电流没有超过设定的限值，则认为被测体的绝缘强度是合格的；相反，如果在规定的时间内，击穿电流大于设定的限值，或当绝缘体被击穿时，击穿电流会急剧增加，触发事先设定的门限而致使测试仪跳闸，停止输出高压信号，则认为被测体的绝缘强度不合格。安规中一般不规定耐压测试时击穿电流的合格范围，原因是不同的绝缘介质击穿电流大小不一，其取值通常是由测试者通过取样统计而得到的数据。

图2-1-1是交流耐电压测试仪的基本工作原理图，也是对上文的一个形象解释。

三、耐电压测试仪的分类

耐电压测试仪按照不同参量的形式有以下几种分类方法。

(一)交流耐电压测试仪和直流耐电压测试仪

按照测试信号的波形可以分为交流耐电压测试仪和直流耐电压测试仪。通常在安规标准中要求使用与正常工作条件下波形相同的高电压信号施加于被测绝缘介质上，故对交流耐电压测试则会要求使用与工作电源相同频率的高压信号，50Hz或60Hz；对于工作在直流电源条件下的绝缘介质则要求使用直流耐电压测试仪。但考虑到有些绝缘体呈容性，因其交流阻抗相对于直流阻抗会低得多，使用交流耐电压测试时击穿电流会较大，故有些安规标准规定允许使用直流耐电压代替交流耐电压测试。就目前国内外的安规测试仪而言，单功能的交流耐电压测试仪很常见，但单功能的直流耐电压测试仪则很少。制造商通常会将交流耐电压和直流耐电压融合在一台仪器上。

对交流耐电压测试仪而言，按照高压信号产生的方式通常可分为自耦调压器式和功率放大式。白耦调压器耐电压测试仪原理十分简单，如图2-1-2所示。调节自耦调压器的输出即可改变高压变压器的输入，由高压表监视高压变压器的输出，从而达到调节施加在绝缘介质上电压幅度的目的。这种仪器的优点是原理简单、性能稳定可靠、成本低廉，缺点是智能性差、负载适应性差(开环系统，存在负载调整率的问题)，特别是缺乏分析功能，无法进行智能判别。

功率放大型耐电压测试仪与自耦调压器耐电压测试仪的主要区别是其高压信号源由以下方式获得：可变频率的正弦信号(50 Hz/60 Hz)经某种类别的功率放大器放大，再经由高压变压器的升压而得到；高压信号的幅度是靠调节功放的输入来实现的。优点是智能化程度高、功能强大，只要不超过规定的电流输出能力，仪器可以自行根据负载的大小来稳定输出；缺点是原理相对复杂、稳定性和可靠性不及前者、成本较高。就功率放大型耐电压测试仪而言，还可分为线性功放式耐电压测试仪和开关功放式耐电压测试仪。

(二)模拟耐电压测试仪和数字耐电压测试仪

按照主要参数的测量方式还可分为模拟耐电压测试仪和数字(又称指针耐电压测试仪和数显/数位)耐电压测试仪。具有程控测试功能的数显耐电压测试仪可称为程控耐电压测试仪。

(三)机械升压耐电压测试仪和电子升压耐电压测试仪

由手动调压、测量电路及指示(显示)等部分组成的耐电压测试仪为机械升压耐电压测试仪。由升压(调压器或可程控功率放大器)、测量电路及数字显示等部分组成的耐电压测试仪为电子升压耐电压测试仪。电子升压耐电压测试仪输出电压时应设计成在低电压下接通内部高压变压器，开始时不大于1/2试验值，然后缓慢升至试验电压值；试验完成后以同样的速度降低电压回至零位才切断高压变压器电源。

(四)通用型耐电压测试仪和专用型耐电压测试仪

按照使用范围可分为通用型耐电压测试仪和专用型耐电压测试仪。常用的多为通用型耐电压测试仪，制造商通常会研究相关的测试标准和规范，调研用户的各种需求，然后根据这些需求来设计制造符合众多要求的通用型耐电压测试仪。但有些特殊的安规标准则要求特殊耐电压测试方式，如电焊机的安规标准，对于Ⅰ类防护(电源线中含接地线、外壳接大地)的电焊机进行耐电压测试时要求耐电压测试仪有两路等幅同相高压信号输出，且两路间是串联关系。