指針式絕緣電阻表的結(jié)構(gòu)與工作原理

指針式絕緣電阻表的結(jié)構(gòu)與工作原理

　　(1)指針式絕緣電阻表的結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)的指針式絕緣電阻表結(jié)構(gòu)主要由手搖直流發(fā)電機(jī)、磁電系比率表及測(cè)量線路構(gòu)成。

　　①手搖發(fā)電機(jī)。手搖發(fā)電機(jī)一般由發(fā)電機(jī)、搖動(dòng)手柄、傳動(dòng)齒輪等組成。這種發(fā)電機(jī)的容量很小，但在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(120r/min)下會(huì)產(chǎn)生較高的電壓。常見(jiàn)的電壓等級(jí)有100V、250V、500V、1000V、2500V等。

　　②磁電系比率表。一般由磁路部分、電路部分、指針等組成，如圖1所示。

圖1 磁電系比率表的組成

　　磁路部分由常久磁鐵、極掌、帶缺口的圓柱形鐵芯等構(gòu)成。電路部分由兩個(gè)可動(dòng)的線圈(稱之為動(dòng)圈)構(gòu)成。兩個(gè)動(dòng)圈彼此相交成一固定夾角，連同指針固定在同一軸上。動(dòng)圈中的電流是通過(guò)導(dǎo)流絲導(dǎo)入的，當(dāng)通入電流后，兩個(gè)動(dòng)圈內(nèi)部的電流方向是相反的。此外，動(dòng)圈內(nèi)是帶缺口的圓柱形鐵芯，所以磁路空氣隙內(nèi)的磁場(chǎng)是不均勻的。

　　(2)絕緣電阻表工作原理 絕緣電阻表的測(cè)量電路2所示，虛線框內(nèi)為表內(nèi)部電路，交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電壓經(jīng)二極管VD1、VD2和電容器C1、C2整流、濾波后成為直流電壓，加在被測(cè)電阻Rx上。表外部有3個(gè)接線端子，L端子叫線路端子;E端子叫接地端子;G端子叫屏蔽端子(又叫保護(hù)環(huán))，其內(nèi)部直接與發(fā)電機(jī)負(fù)極相連。在測(cè)量電纜絕緣電阻時(shí)要使用G端子。

圖2 絕緣電阻表的測(cè)量電路

　　測(cè)量時(shí)兩個(gè)動(dòng)圈中的電流I1、I2流向不同，I1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1和I2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M2也相反，當(dāng)兩個(gè)力矩平衡時(shí)，指針停留在某一個(gè)位置，相應(yīng)偏轉(zhuǎn)角為α，α將由兩個(gè)動(dòng)圈內(nèi)電流比決定，即α=F(I1/I2)，而與測(cè)量電路中的電源電壓無(wú)關(guān)。

　　由圖2中可以看出，動(dòng)圈1、內(nèi)附電阻R1與被測(cè)電阻Rx串聯(lián);動(dòng)圈2和內(nèi)附電阻凡串聯(lián)，它們接到發(fā)電機(jī)的兩端，并承受發(fā)電機(jī)發(fā)出的測(cè)量電壓。此時(shí)線圈中電流大小為　　

　　因?yàn)镕是常數(shù)，由式(8-1)可知，當(dāng)表的結(jié)構(gòu)一定時(shí)，即R1、R2、r1、r2均為定值;U一定時(shí)，絕緣電阻表的指針偏轉(zhuǎn)角大小只取決于兩只動(dòng)圈中電流的比值，因此稱為比率表。電流I2是一個(gè)不變的常數(shù)，電流I1的大小與被測(cè)電阻Rx有關(guān)。

　　當(dāng)被測(cè)電阻Rx=0時(shí)，I1為最大，I1/ I2的比值最大，此時(shí)動(dòng)圈1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1最大，偏轉(zhuǎn)角α也最大，指針向右偏轉(zhuǎn)到最大位置，即指針指向零位;當(dāng)被測(cè)電阻RX=∞(無(wú)窮大)時(shí)，I1趨近于零，此時(shí)動(dòng)圈1的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1也為零，在I2所產(chǎn)生的反作用力矩M2的作用下，指針向左偏到∞位置。在此種情況下，由于動(dòng)圈2正好轉(zhuǎn)到鐵芯缺口處，由I2所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與缺口處由常久磁鐵產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)方向一致，這時(shí)不再產(chǎn)生反作用力矩，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　由式(8-1)還可知，絕緣電阻表標(biāo)度尺的刻度是不均勻的，測(cè)量范圍是0～∞，但實(shí)際上這疋不可能的，因?yàn)樵谄錁?biāo)度尺上只有部分刻度能有較為準(zhǔn)確的讀數(shù)，如0～100MΩ、0～250MΩ，0～500MΩ等。

　　另外，由于磁電系比率表沒(méi)有產(chǎn)生反作用力的游絲，所以一般絕緣電阻表在不用狀態(tài)下，其指針可停在任意位置，但在正常放置(水平)條件下，指針一般指在標(biāo)度尺中間的位置附近。

　　絕緣電阻表由手搖發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓是很不穩(wěn)定的，所發(fā)出電壓的高低與搖動(dòng)手柄的速度有關(guān)。但由磁電系比率表的原理可知，其指針偏轉(zhuǎn)角度只與電流I1和I2有關(guān)，而與發(fā)電機(jī)輸出電壓無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，發(fā)電機(jī)輸出電壓不穩(wěn)是不會(huì)影響指針偏轉(zhuǎn)角的。但是需要說(shuō)明的是，若手搖速度過(guò)慢，則發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓太低，將使兩個(gè)動(dòng)圈產(chǎn)生力矩減小，此時(shí)由于通電用導(dǎo)流絲有一定的彈性力矩，這一力矩將對(duì)可動(dòng)部分有一定影響，因此測(cè)量結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生誤差。同時(shí)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓達(dá)不到額定值，其測(cè)出的絕緣電阻是不符合要求的。所以，在使用時(shí)應(yīng)保持120r/min的額定轉(zhuǎn)速，不能忽快忽慢。有些絕緣電阻表內(nèi)部裝有限速裝置，能限制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，并使之以恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。