JP2016090495A - 耐電圧試験装置、絶縁抵抗試験装置、及び接続状態確認回路 - Google Patents

耐電圧試験装置、絶縁抵抗試験装置、及び接続状態確認回路 Download PDF

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和典 鈴木
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Abstract

【課題】被試験物と試験装置との接点を増やさずに、被試験物と試験装置との接続状態を確認する。【解決手段】耐電圧試験装置1において試験電圧印加部10は、耐電圧試験すべき被試験物5の両端電極に2本のリード線を介して規定の試験電圧を印加する。耐電圧判定部20は、被試験物5に試験電圧が規定の時間印加される際、当該2本のリード線を介して流れる電流の値が基準値を超えるか否か判定する。接続状態確認部30の第1スイッチ部31は、2本のリード線の本耐電圧試験装置1側を、試験電圧印加部10に接続するか、確認電圧印加部32に接続するか切り替える。接続状態確認部30の接続状態判定部33は、被試験物5に確認電圧が印加開始された後、2本のリード線の電圧の立ち上がりを監視して被試験物5と耐電圧試験装置1との接続状態が正常か異常かを判定する。【選択図】図1

Description

本発明は、接続状態検出回路を搭載した耐電圧試験装置、絶縁抵抗試験装置、及び被試験物と試験装置との接続状態を確認する接続状態確認回路に関する。
に関する。
電気機器の出荷前には、感電や火災等に対する安全性を試験するために耐電圧試験、絶縁抵抗試験が行われる。耐電圧試験は、絶縁部分の両端に高電圧を規定の時間印加し、絶縁破壊が起きるか否かを試験するものである。絶縁抵抗試験は、絶縁部分の両端に規定の電圧を印加して電流値を検出し、検出した電流値が規定の電流値以下であるか否かを試験するものである。即ち絶縁抵抗値が規定の抵抗値以上であるか否かを試験するものである。これらの試験には耐電圧試験装置、絶縁抵抗試験装置が用いられる。
耐電圧試験装置、絶縁抵抗試験装置を使用する際、被試験物に繋ぐリード線(ケーブル)が断線していたり、被試験物の電極を挟むためのクリップが接触不良を起こしている場合、正確な試験を行うことができない。この場合、実際には被試験物に対する試験は行われていないことになるが、合格と誤って判定されることがある。これに対して断線・接触不良チェック機能を搭載した試験装置が提案されている(特許文献1−3参照)。
特開平06−130118号公報 特開2004−226179号公報 特開2007−171069号公報
従来の断線・接触不良チェック機能は、試験用の2接点と2本のリード線、断線・接触不良検出用の2接点と2本のリード線を必要とし、合計4接点と4本のリード線を必要としていた。断線・接触不良チェック時には4接点を被試験物の端子に接続した状態で、試験用の2本のリード線から試験用の電源を切り離し、4接点が直列に接続された閉ループ回路を形成するように4本のリード線を結線する。閉ループ回路に小電圧を印加し、閉ループ回路に電流が流れるか否かを検出することにより、試験用の2接点と2本のリード線が正常であるか否かをチェックする。閉ループ回路に電流が流れる場合、試験用の2接点は接触良好であり、試験用の2本のリード線は断線していないと判断できる。
しかしながら、被試験物の接続部分の面積が小さい場合、4接点全てを接続することが難しい場合があった。また小さな接続部分に4個のクリップを挟む作業は作業時間の増大につながっていた。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、被試験物と試験装置との接点を増やさずに、被試験物と試験装置との接続状態を確認する技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の耐電圧試験装置は、耐電圧試験すべき被試験物の両端電極に2本のリード線を介して規定の試験電圧を印加する試験電圧印加部と、前記被試験物に試験電圧が規定の時間印加される際、当該2本のリード線を介して流れる電流の値が基準値を超えるか否か判定する耐電圧判定部と、前記被試験物と本耐電圧試験装置との接続状態を確認する接続状態確認部と、を備える。前記接続状態確認部は、前記被試験物の両端電極に2本のリード線を介して接続状態確認用の確認電圧を印加する確認電圧印加部と、前記2本のリード線の本耐電圧試験装置側を、前記試験電圧印加部に接続するか、前記確認電圧印加部に接続するか切り替えるスイッチ部と、前記被試験物の両端電極と前記確認電圧印加部が接続され、前記被試験物に確認電圧が印加開始された後、前記2本のリード線の電圧の立ち上がりを監視して前記接続状態が正常か異常かを判定する接続状態判定部と、を含む。
本発明の別の態様は、絶縁抵抗試験装置である。この装置は、絶縁抵抗試験すべき被試験物の両端電極に2本のリード線を介して規定の試験電圧を印加する試験電圧印加部と、前記被試験物に試験電圧が印加された状態において、当該2本のリード線を介して流れる電流の値を検出して抵抗値を測定する測定部と、前記被試験物と本絶縁抵抗試験装置との接続状態を確認する接続状態確認部と、を備える。前記接続状態確認部は、前記被試験物の両端電極に2本のリード線を介して接続状態確認用の確認電圧を印加する確認電圧印加部と、前記2本のリード線の本絶縁抵抗試験装置側を、前記試験電圧印加部に接続するか、前記確認電圧印加部に接続するか切り替えるスイッチ部と、前記被試験物の両端電極と前記確認電圧印加部が接続され、前記被試験物に確認電圧が印加開始された後、前記2本のリード線の電圧の立ち上がりを監視して前記接続状態が正常か異常かを判定する接続状態判定部と、を含む。
本発明のさらに別の態様は、接続状態確認回路である。この接続状態確認回路は、耐電圧試験装置または絶縁抵抗試験装置と、被試験物との接続状態を確認する接続状態確認回路であって、前記被試験物の両端電極に、前記接続状態確認用の確認電圧を印加する確認電圧印加部と、前記被試験物の両端電極に一方の端子が接続された2本のリード線の他方の端子を、前記被試験物に試験電圧を印加する試験電圧印加部に接続するか、前記確認電圧印加部に接続するか切り替えるスイッチ部と、前記被試験物の両端電極と前記確認電圧印加部が接続され、前記被試験物に確認電圧が印加開始された後、前記2本のリード線の電圧の立ち上がりを監視して前記接続状態が正常か異常かを判定する接続状態判定部と、を備える。
本発明によれば、被試験物と試験装置との接点を増やさずに、被試験物と試験装置との接続状態を確認できる。
本発明の実施の形態1に係る耐電圧試験装置の構成を示す図である。 図2(a)−(b)は、接続状態確認モードにおける電圧印加開始直後の電圧波形イメージを示す図である。 図1の接続状態確認部の実装例を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る絶縁抵抗試験装置の構成を示す図である。 耐電圧・絶縁抵抗試験装置の実装例を示す図である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る耐電圧試験装置1の構成を示す図である。本実施の形態では被試験物5として通信機器における絶縁部分を想定する。本来絶縁されるべき2本の配線間がハンダ不良や、埃や塵といった不純物の混入により導通していたり、耐電圧が下がっている場合がある。また人間が触れる筐体(絶縁物)が絶縁不良を起こしていると感電する可能性がある。従って内部回路と筐体間が絶縁されているかも試験する必要がある。このように耐電圧試験では、絶縁部分が十分な絶縁耐力を有しているか否かを試験する。
耐電圧試験装置1は試験電圧印加部10、耐電圧判定部20及び接続状態確認部30を備える。試験電圧印加部10は、耐電圧試験すべき被試験物5の両端電極に2本のリード線を介して規定の試験電圧を印加する。具体的には、被試験物5の第1電極51aと第1リード線40aの第1接点41aが接続され、被試験物5の第2電極51bと第2リード線40bの第2接点41bが接続される。第1リード線40aの第1接点41a及び第2リード線40bの第2接点41bはそれぞれ例えば、ワニグチクリップで構成される。作業者は、被試験物5の第1電極51aを第1接点41aで挟み、被試験物5の第2電極51bを第2接点41bで挟み、被試験物5と耐電圧試験装置1を電気的に接続させる。
耐電圧判定部20は、試験電圧印加部10から被試験物5に規定の試験電圧が規定の時間が印加される際、第1リード線40a及び第2リード線40bを介して流れる電流の値が基準値を超えるか否か判定する。耐電圧判定部20は、電流計および電圧計を含んでいる。当該電流計は、試験電圧印加部10→第1リード線40a→被試験物5→第2リード線40b→試験電圧印加部10で形成される閉ループに挿入される電流検出抵抗R1の両端電圧をもとに、当該閉ループに流れる電流の値を検出する。絶縁が良好な場合は、電圧印加時に当該閉ループには漏れ電流しか流れない。
耐電圧試験では、被試験物5が扱う電圧より高い複数の電圧をそれぞれ規定の時間、被試験物5に印加して電流値を測定する。耐電圧判定部20は測定した電流値が、予め設定された上限基準値より大きい場合は不良と判定する。また測定した電流値が予め設定された下限基準値より小さい場合も不良と判定する。正常な漏れ電流の範囲を下方向に逸脱している場合も、何らかの不具合が発生していると推測される。耐電圧判定部20は測定した電流値が、当該上限基準値と下限基準値の範囲に収まる場合は良好と判定する。試験電圧印加部10から印加する電圧の値、当該電圧の印加時間、上限基準値、下限基準値は、被試験物5の仕様に合わせて作業者が個別に設定する。
接続状態確認部30は、被試験物5と耐電圧試験装置1との接続状態を事前に確認するための構成である。具体的には接続状態確認部30は、第1リード線40a及び第2リード線40bに断線か発生していないか、第1接点41a及び第2接点41bが接触不良を起こしていないかを、上記の耐電圧試験の前に確認する。
接続状態確認部30は、第1スイッチ部31、確認電圧印加部32及び接続状態判定部33を含む。確認電圧印加部32は、被試験物5の第1電極51a及び第2電極51bに、第1リード線40a及び第2リード線40bを介して、接続状態確認用の確認電圧を印加する。この確認電圧は上記試験電圧と異なり微弱な電圧でよく、例えば3〜5V程度の電圧に設定される。
第1スイッチ部31は、第1リード線40a及び第2リード線40bの試験装置側を、試験電圧印加部10に接続するか確認電圧印加部32に接続するか切り替える。通常時は試験電圧印加部10に接続される。耐電圧試験モードに先立つ接続状態確認モードにおいて確認電圧印加部32に接続される。
接続状態判定部33は、被試験物5の第1電極51a及び第2電極51bと確認電圧印加部32が接続され、被試験物5に確認電圧が印加開始された後、第1リード線40a及び第2リード線40bの電圧の立ち上がりを監視する。これにより被試験物5と耐電圧試験装置1の接続状態が正常か異常かを判定する。
具体的には接続状態判定部33は確認電圧印加直後の、第1リード線40a及び第2リード線40bの電圧の上昇速度(角度、または傾きと考えてもよい)が設定値より遅いとき、上記接続状態を正常と判定し、速いとき異常と判定する。被試験物5と耐電圧試験装置1が正常に接続されている場合、被試験物5の配線(特にPCB配線)が浮遊容量を持つため、印加電圧の立ち上がり波形は緩やかに鈍りながら上昇する。反対に被試験物5と耐電圧試験装置1が正常に接続されていない場合、被試験物5の配線の浮遊容量の影響を受けないため、印加電圧の立ち上がり波形が急峻に上昇する。従って接続状態確認部30は、印加電圧の上昇速度を検出することにより、上記接続状態が正常であるか異常であるかを判定できる。
図2(a)−(b)は、接続状態確認モードにおける電圧印加開始直後の電圧波形イメージを示す図である。図2(a)は被試験物5と耐電圧試験装置1との接続状態が正常な場合の電圧波形イメージを示し、図2(b)は被試験物5と耐電圧試験装置1との接続状態が異常な場合の電圧波形イメージを示している。
上記接続状態が正常である場合、第1スイッチ部31は被試験物5から確認電圧印加部32を切り放し、被試験物5に試験電圧印加部10を接続させる。その後、耐電圧試験が開始される。上記接続状態が異常である場合、被試験物5が個別検査の対象となる。
図3は、図1の接続状態確認部30の実装例を示す図である。なお図3では便宜的に、図1の試験電圧印加部10と耐電圧判定部20のブロックを合わせて、耐電圧試験ブロック100と表記している。
第1リード線40aの試験装置側の端子は、耐電圧試験装置1の高電位側端子に接続され、第2リード線40bの試験装置側の端子は、耐電圧試験装置1の低電位側端子に接続される。第1スイッチ部31は第1リレーS1a及び第2リレーS1bを含む。第1リレーS1a及び第2リレーS1bは切替接点型のリレーである。耐電圧試験装置1の高電位側端子は第1電流制限抵抗R2aを介して第1リレーS1aのコモン接点に接続される。耐電圧試験装置1の低電位側端子は第2電流制限抵抗R2bを介して第2リレーS1bのコモン接点に接続される。
第1リレーS1aのノーマルクローズ接点は、耐電圧試験ブロック100の高電位側配線に接続され、ノーマルオープン接点は、接続状態確認部30の高電位側配線に接続される。第2リレーS1bのノーマルクローズ接点は、耐電圧試験ブロック100の低電位側配線に接続され、ノーマルオープン接点は、接続状態確認部30の低電位側配線に接続される。
本実装例では、接続状態判定部33はCPU33aで構成される。接続状態確認部30の高電位側配線は第1アンプ34aを介してCPU33aの第1アナログポートAN0に接続される。接続状態確認部30の低電位側配線は第2アンプ34b及びローパスフィルタ35を介してCPU33aの第2アナログポートAN1に接続される。
接続状態確認部30の高電位側配線には、プルアップ抵抗R3aを介して確認電圧印加用の電源VDDが接続される。接続状態確認部30の低電位側配線には、プルダウン抵抗R3bを介して確認電圧印加用のグラウンドGND(具体的には、シャシグラウンド)が接続される。
CPU33aは第1アナログポートAN0及び第2アナログポートAN1に入力されたアナログ電圧値をデジタルデジタル値に変換し、各時刻の電圧値を検出することにより、確認電圧印加時の電圧上昇の速度を算出する。
以上説明したように本実施の形態1によれば、接続状態確認部30を追加して確認電圧印加時の電圧上昇速度を監視することにより、被試験物5と耐電圧試験装置1との接点数を増やさずに両者の接続状態を確認できる。即ち2本のリード線と2接点のみで接続状態の確認と実際の耐電圧試験の両方を行うことができる。
従来の接続状態確認で必要であった接触不良検出用の別の2本のリード線を、被試験物5の電極に繋ぐ必要がないため作業時間が短縮する。また被試験物5の電極の面積が小さく、接触不良検出用のリード線を繋ぐスペースがない場合であっても接続確認を行うことができる。
また接続状態確認部30を一つのボードに実装することにより、接続確認機能を持たない既存の耐電圧試験装置1に容易に追加できる。また耐電圧試験装置1の筐体内にスペースがない場合、接続状態確認部30を外付けして使用してもよい。
図4は、本発明の実施の形態2に係る絶縁抵抗試験装置2の構成を示す図である。本実施の形態でも被試験物5として通信機器における絶縁部分を想定する。絶縁抵抗試験装置2の構成は、耐電圧試験装置1の構成と多くが共通しており、以下、両者の相違点を中心に説明する。実施の形態2に係る絶縁抵抗試験装置2は、実施の形態1に係る耐電圧試験装置1の耐電圧判定部20の代わりに抵抗測定部25を備える。
絶縁抵抗試験装置2の試験電圧印加部10により印加される試験電圧は、耐電圧試験装置1の試験電圧印加部10により印加される試験電圧より低い電圧が印加される。抵抗測定部25は、試験電圧印加部10から被試験物5に試験電圧が印加された状態において、第1リード線40a及び第2リード線40bを介して流れる電流の値を検出して抵抗値を測定する。抵抗値は印加した試験電圧の値と検出した電流の値の比率から算出できる。抵抗測定部25は、測定した抵抗値が予め設定された上限基準値と下限基準値の範囲に収まる場合は良好と判定し、当該範囲を逸脱する場合は不良と判定する。試験電圧印加部10から印加する電圧の値、上限基準値、下限基準値は、被試験物5の仕様に合わせて作業者が個別に設定する。
接続状態確認部30の構成および動作は、実施の形態1に係る接続状態確認部30と同じであるため説明を省略する。実施の形態2によれば、絶縁抵抗試験装置2に接続状態確認部30を設けることにより、実施の形態1と同様の効果を奏する。通常、耐電圧試験と絶縁抵抗試験は両方行われる。前者は試験物が規定の絶縁耐力を有するかを見る試験であり、後者は試験物の絶縁抵抗が規定の範囲に収っているかを見る試験であり、両者は観点が異なる。ただし両者の試験は類似しており、耐電圧試験と絶縁抵抗試験の両方を行うことができる耐電圧・絶縁試験装置も販売されている。
図5は、耐電圧・絶縁抵抗試験装置3の実装例を示す図である。なお図5では便宜的に、図1の試験電圧印加部10と耐電圧判定部20のブロックを合わせて耐電圧試験ブロック100と表記しており、図4の試験電圧印加部10と抵抗測定部25のブロックを合わせて絶縁抵抗試験ブロック200と表記している。
本実装例は、図3に示した実装例に加えて第2スイッチ部300を備えている。第2スイッチ部300は第3リレーS2a及び第4リレーS2bを含む。第3リレーS2a及び第4リレーS2bも切替接点型のリレーである。第1リレーS1aのノーマルクローズ接点は第3リレーS2aのコモン接点に接続され、第2リレーS1bのノーマルクローズ接点は第4リレーS2bのコモン接点に接続される。第3リレーS2aのノーマルクローズ接点及びノーマルオープン端子の一方は耐電圧試験ブロック100の高電位側配線に接続され、他方は絶縁抵抗試験ブロック200の高電位側配線に接続される。第4リレーS2bのノーマルクローズ接点及びノーマルオープン端子の一方は耐電圧試験ブロック100の低電位側配線に接続され、他方は絶縁抵抗試験ブロック200の低電位側配線に接続される。
なお第2スイッチ部300を設けて回路的に耐電圧試験ブロック100と絶縁抵抗試験ブロック200を分離するのではなく、耐電圧試験ブロック100の試験電圧印加部10と絶縁抵抗試験ブロック200の試験電圧印加部10を共通化し、耐電圧試験ブロック100の耐電圧判定部20と絶縁抵抗試験ブロック200の抵抗測定部25を共通化する構成も可能である。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
上記実施の形態1の説明では被試験物5に直流の試験電圧を印加する試験方法を想定したが、交流の試験電圧を印加する試験方法にも対応できる。
1 耐電圧試験装置、 2 絶縁抵抗試験装置、 3 耐電圧・絶縁抵抗試験装置、 5 被試験物、 10 試験電圧印加部、 20 耐電圧判定部、 25 抵抗測定部、 30 接続状態確認部、 31 第1スイッチ部、 S1a 第1リレー、 S1b 第2リレー、 32 確認電圧印加部、 33 接続状態判定部、 33a CPU、 34a 第1アンプ、 34b 第2アンプ、 35 ローパスフィルタ、 40a 第1リード線、 40b 第2リード線、 41a 第1接点、 41b 第2接点、 51a 第1電極、 51b 第2電極、 R1 電流検出抵抗、 R2a 第1電流制限抵抗、 R2b 第2電流制限抵抗、 R3a プルアップ抵抗、 R3b プルダウン抵抗、 100 耐電圧試験ブロック、 200 絶縁抵抗試験ブロック、 300 第2スイッチ部、 S2a 第3リレー、 S2b 第4リレー。

Claims (6)

  1. 耐電圧試験すべき被試験物の両端電極に2本のリード線を介して規定の試験電圧を印加する試験電圧印加部と、
    前記被試験物に試験電圧が規定の時間印加される際、当該2本のリード線を介して流れる電流の値が基準値を超えるか否か判定する耐電圧判定部と、
    前記被試験物と本耐電圧試験装置との接続状態を確認する接続状態確認部と、を備え、
    前記接続状態確認部は、
    前記被試験物の両端電極に2本のリード線を介して接続状態確認用の確認電圧を印加する確認電圧印加部と、
    前記2本のリード線の本耐電圧試験装置側を、前記試験電圧印加部に接続するか、前記確認電圧印加部に接続するか切り替えるスイッチ部と、
    前記被試験物の両端電極と前記確認電圧印加部が接続され、前記被試験物に確認電圧が印加開始された後、前記2本のリード線の電圧の立ち上がりを監視して前記接続状態が正常か異常かを判定する接続状態判定部と、を含むことを特徴とする耐電圧試験装置。
  2. 前記接続状態判定部は、前記2本のリード線の電圧の上昇速度が設定値より遅いとき、前記接続状態を正常と判定し、速いとき異常と判定することを特徴とする請求項1に記載の耐電圧試験装置。
  3. 絶縁抵抗試験すべき被試験物の両端電極に2本のリード線を介して規定の試験電圧を印加する試験電圧印加部と、
    前記被試験物に試験電圧が印加された状態において、当該2本のリード線を介して流れる電流の値を検出して抵抗値を測定する測定部と、
    前記被試験物と本絶縁抵抗試験装置との接続状態を確認する接続状態確認部と、を備え、
    前記接続状態確認部は、
    前記被試験物の両端電極に2本のリード線を介して接続状態確認用の確認電圧を印加する確認電圧印加部と、
    前記2本のリード線の本絶縁抵抗試験装置側を、前記試験電圧印加部に接続するか、前記確認電圧印加部に接続するか切り替えるスイッチ部と、
    前記被試験物の両端電極と前記確認電圧印加部が接続され、前記被試験物に確認電圧が印加開始された後、前記2本のリード線の電圧の立ち上がりを監視して前記接続状態が正常か異常かを判定する接続状態判定部と、を含むことを特徴とする絶縁抵抗試験装置。
  4. 前記接続状態判定部は、前記2本のリード線の電圧の上昇速度が設定値より遅いとき、前記接続状態を正常と判定し、速いとき異常と判定することを特徴とする請求項3に記載の絶縁抵抗試験装置。
  5. 耐電圧試験装置または絶縁抵抗試験装置と、被試験物との接続状態を確認する接続状態確認回路であって、
    前記被試験物の両端電極に、前記接続状態確認用の確認電圧を印加する確認電圧印加部と、
    前記被試験物の両端電極に一方の端子が接続された2本のリード線の他方の端子を、前記被試験物に試験電圧を印加する試験電圧印加部に接続するか、前記確認電圧印加部に接続するか切り替えるスイッチ部と、
    前記被試験物の両端電極と前記確認電圧印加部が接続され、前記被試験物に確認電圧が印加開始された後、前記2本のリード線の電圧の立ち上がりを監視して前記接続状態が正常か異常かを判定する接続状態判定部と、
    を備えることを特徴とする接続状態確認回路。
  6. 前記接続状態判定部は、前記2本のリード線の電圧の上昇速度が設定値より遅いとき、前記接続状態を正常と判定し、速いとき異常と判定することを特徴とする請求項5に記載の接続状態確認回路。
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