3.4.1　指針式兆歐表

3.4.1.1　主要結(jié)構(gòu)

指針式兆歐表的實(shí)物圖如圖3-41（a）所示，它主要由以下三個(gè)部分組成。

（1）手搖直流發(fā)電機(jī)M

手搖直流發(fā)電機(jī)（或交流發(fā)電機(jī)加整流器——硅整流發(fā)電機(jī)）的作用是提供一個(gè)便于攜帶的高電壓測量電源，手搖直流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓常見的有500V、1000V、2500V、5000V等幾種。發(fā)電機(jī)的電壓值稱為兆歐表的電壓等級(jí)。

（2）磁電式比率表（計(jì)）

該表是測量兩個(gè)電流比值的儀表，與普通磁電式指針儀表結(jié)構(gòu)不同，它不用游絲來產(chǎn)生反作用力矩，而是與轉(zhuǎn)動(dòng)力矩一樣，由電磁力產(chǎn)生反作用力矩，在不使用時(shí)指針處于自由零位（指針可能停留在任何位置）。

（3）接線柱

指針式兆歐表的接線柱有以下三個(gè)：L——接線路，E——接地，G——接保護(hù)環(huán)（屏蔽）。

3.4.1.2　工作原理

圖3-41（b）為兆歐表的工作原理圖。M為手搖直流發(fā)電機(jī)，磁電式比率表的主要部分是一個(gè)磁鋼和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)線圈。轉(zhuǎn)動(dòng)線圈內(nèi)的圓柱形鐵芯上開有缺口，由磁鋼構(gòu)成一個(gè)不均勻磁場，中間磁通密度較高，兩邊較低。兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)線圈的繞向相反，彼此相交成固定的角度，連同指針都固接在同一轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)動(dòng)線圈的電流采用軟金屬絲引入。當(dāng)有電流通過時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)線圈1產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)動(dòng)線圈2產(chǎn)生反作用力矩，兩者轉(zhuǎn)向相反。

當(dāng)被測電阻R_X未接入時(shí)，搖動(dòng)發(fā)電機(jī)M產(chǎn)生供電電壓U，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)線圈2有電流I₂通過，產(chǎn)生一個(gè)反時(shí)針方向的力矩M₂。在磁場的作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)線圈2停止在中性面上，兆歐表指針位于“∞”位置，被測電阻呈無限大。

當(dāng)接入被測電阻R_X時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)線圈1在供電電壓U的作用下，有電流I₁通過，產(chǎn)生一個(gè)順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M₁，轉(zhuǎn)動(dòng)線圈2產(chǎn)生反作用力矩M₂，在M₁的作用下指針將偏離“∞”點(diǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M₁與反作用力矩M₂相等時(shí)，指針即停止在某一刻度上，指示出被測電阻的數(shù)值。

指針?biāo)傅奈恢门c被測電阻的大小有關(guān)，R_X越小，I₁越大，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M₁也越大，指針偏離“∞”點(diǎn)越遠(yuǎn)；當(dāng)R_X=0時(shí)，I₁最大，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M₁也最大，這時(shí)指針?biāo)幬恢眉词钦讱W表的“0”刻度；當(dāng)被測電阻R_X的數(shù)值改變時(shí)，I₁與I₂的比值將隨著改變，M₁與M₂力矩相互平衡的位置也相應(yīng)地改變。由此可見，兆歐表指針偏轉(zhuǎn)到不同的位置，指示出被測電阻R_X不同的數(shù)值。

從以上兆歐表的工作過程看，儀表指針的偏轉(zhuǎn)角取決于兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)線圈的電流比率。發(fā)電機(jī)提供的電壓是不穩(wěn)定的，它與手搖速度的快慢有關(guān)。當(dāng)供電電壓變化時(shí)，I₁和I₂都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化時(shí)，但I₁與I₂的比值不變。由此可見，當(dāng)手搖發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速稍有變化時(shí)，也不致引起測量誤差。

3.4.1.3　兆歐表的選用

測量前應(yīng)正確選用兆歐表，兆歐表的額定電壓應(yīng)該與被測電氣設(shè)備的額定電壓相適應(yīng)，額定電壓500V及以下的電氣設(shè)備一般選用500～1000V的兆歐表，500V以上的電氣設(shè)備選用2500V兆歐表，高壓設(shè)備選用2500～5000V兆歐表。

兆歐表測量范圍的選擇主要考慮兩點(diǎn)：①測量低壓電氣設(shè)備的絕緣電阻時(shí)可選用0～200MΩ的兆歐表，測量高壓電氣設(shè)備或電纜時(shí)可選用0～2000MΩ兆歐表；②有些兆歐表起始刻度不為零，而是1MΩ或2MΩ，這種儀表不宜用來測量處于潮濕環(huán)境中低壓電氣設(shè)備的絕緣電阻，因其絕緣電阻可能小于1MΩ，造成儀表無法讀數(shù)或讀數(shù)不準(zhǔn)。

3.4.1.4　試驗(yàn)接線

①擺平兆歐表。在使用兆歐表前，必須選擇一個(gè)平坦堅(jiān)硬的地面，將其擺平，不僅有利于手搖發(fā)電機(jī)，而且不會(huì)因放置地點(diǎn)不平而引起測量誤差。

②開路試驗(yàn)。檢驗(yàn)兆歐表在不連接任何被測物而空搖時(shí)，其指針是否指向“∞”（無窮大）。如果在試驗(yàn)時(shí)指針能指向“∞”，證明兆歐表是好的，否則要進(jìn)行檢查校正。

③短路試驗(yàn)。檢驗(yàn)儀表本身（附連接引線）在引線短路的情況下，表盤上的指針是否能指向“0”，如果能指向“0”，證明兆歐表是好的，否則要進(jìn)行檢查校正。

④切斷電源。凡是在被測線路、器材或設(shè)備上原來附連有電源的，必須在測量之前把電源切斷，并且要進(jìn)行一次放電試驗(yàn)。

⑤連接測量引線。兆歐表有三個(gè)接線柱：線路（L）、接地（E）、屏蔽（G）。根據(jù)不同測量對(duì)象，做相應(yīng)接線，如圖3-42所示。測量線路對(duì)地絕緣電阻時(shí)，E端接地，L端接于被測線路上；測量電機(jī)或設(shè)備絕緣電阻時(shí)，E端接電機(jī)或設(shè)備外殼，L端接被測繞組的一端；測量電機(jī)或變壓器繞組間絕緣電阻時(shí)先拆除繞組間的連接線，將E、L端分別接于被測的兩相繞組上；測量電纜絕緣電阻時(shí)，應(yīng)將E端接電纜外表皮（鉛套）上，L端接線芯，G端接芯線最外層絕緣層上，以消除導(dǎo)線絕緣層表面漏電所引起的誤差。

⑥兆歐表接線柱上引出線應(yīng)用多股軟線，且要有良好的絕緣，各引線切忌絞在一起，以免引線間絕緣層破壞產(chǎn)生絕緣不良而引起測量誤差。

3.4.1.5　測量讀數(shù)

①搖轉(zhuǎn)兆歐表發(fā)電機(jī)搖柄。被測線路已經(jīng)妥善連接并檢查無誤后，順時(shí)針方向搖轉(zhuǎn)兆歐表發(fā)電機(jī)的搖柄，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，搖柄的轉(zhuǎn)速應(yīng)由慢而逐漸加快，待調(diào)速器發(fā)生滑動(dòng)后，應(yīng)該保持轉(zhuǎn)速（120r/min）均勻平穩(wěn)。

②刻度盤讀數(shù)。待發(fā)電機(jī)的搖柄轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，表盤上的指針也隨之穩(wěn)定下來，指向某一刻度數(shù)值。此時(shí)，指針在刻度線上指示出來的刻度數(shù)值就是所要測量的絕緣電阻數(shù)值。讀數(shù)時(shí)，兩眼視線必須由上而下垂直對(duì)正指針觀察。

3.4.1.6　注意事項(xiàng)

①搖動(dòng)兆歐表搖柄時(shí)，E、L兩接線柱都有相當(dāng)高的直流電壓，使用過程中要避免手碰到接線柱上。

②開始用兆歐表測試時(shí)，由于電壓不能立即達(dá)到額定值，所以有時(shí)在短時(shí)間內(nèi)很可能沒有讀數(shù)，這時(shí)應(yīng)繼續(xù)搖發(fā)電機(jī)，一般約30s，就會(huì)得到穩(wěn)定的讀數(shù)。

③從理論角度分析，兆歐表讀數(shù)不受手搖速度變化的影響，但如果手搖發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與規(guī)定值（120r/min）相差太大，則會(huì)產(chǎn)生測量誤差。一般說來，手搖速度允許在±20%的范圍內(nèi)，即90～140r/min之間變動(dòng)。

④為了保證安全，不可在設(shè)備帶電的情況下測量其絕緣電阻。對(duì)電路中有電容的高壓設(shè)備，在停電后還必須對(duì)其進(jìn)行充分放電，然后才可測量。用兆歐表測量過的電氣設(shè)備，也要及時(shí)進(jìn)行放電。在兆歐表的搖把未停止轉(zhuǎn)動(dòng)和被測設(shè)備未放電前，不可用手去觸及被測設(shè)備的測量部分或進(jìn)行拆除導(dǎo)線，以防觸電。

⑤兆歐表要輕拿輕放，避免受到劇烈和長期的振動(dòng)與翻轉(zhuǎn)。

⑥在使用過程中，如果兆歐表的指針已指向“0”位置，不要再用力搖轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)搖柄，以免損壞其內(nèi)部線圈。