3.4.1 指针式兆欧表
3.4.1.1 主要结构
指针式兆欧表的实物图如图3-41(a)所示,它主要由以下三个部分组成。
图3-41 兆欧表外观图
(1)手摇直流发电机M
手摇直流发电机(或交流发电机加整流器——硅整流发电机)的作用是提供一个便于携带的高电压测量电源,手摇直流发电机产生的电压常见的有500V、1000V、2500V、5000V等几种。发电机的电压值称为兆欧表的电压等级。
(2)磁电式比率表(计)
该表是测量两个电流比值的仪表,与普通磁电式指针仪表结构不同,它不用游丝来产生反作用力矩,而是与转动力矩一样,由电磁力产生反作用力矩,在不使用时指针处于自由零位(指针可能停留在任何位置)。
(3)接线柱
指针式兆欧表的接线柱有以下三个:L——接线路,E——接地,G——接保护环(屏蔽)。
3.4.1.2 工作原理
图3-41(b)为兆欧表的工作原理图。M为手摇直流发电机,磁电式比率表的主要部分是一个磁钢和两个转动线圈。转动线圈内的圆柱形铁芯上开有缺口,由磁钢构成一个不均匀磁场,中间磁通密度较高,两边较低。两个转动线圈的绕向相反,彼此相交成固定的角度,连同指针都固接在同一转轴上。转动线圈的电流采用软金属丝引入。当有电流通过时,转动线圈1产生转动力矩,转动线圈2产生反作用力矩,两者转向相反。
当被测电阻RX未接入时,摇动发电机M产生供电电压U,这时转动线圈2有电流I2通过,产生一个反时针方向的力矩M2。在磁场的作用下,转动线圈2停止在中性面上,兆欧表指针位于“∞”位置,被测电阻呈无限大。
当接入被测电阻RX时,转动线圈1在供电电压U的作用下,有电流I1通过,产生一个顺时针方向的转动力矩M1,转动线圈2产生反作用力矩M2,在M1的作用下指针将偏离“∞”点。当转动力矩M1与反作用力矩M2相等时,指针即停止在某一刻度上,指示出被测电阻的数值。
指针所指的位置与被测电阻的大小有关,RX越小,I1越大,转动力矩M1也越大,指针偏离“∞”点越远;当RX=0时,I1最大,转动力矩M1也最大,这时指针所处位置即是兆欧表的“0”刻度;当被测电阻RX的数值改变时,I1与I2的比值将随着改变,M1与M2力矩相互平衡的位置也相应地改变。由此可见,兆欧表指针偏转到不同的位置,指示出被测电阻RX不同的数值。
从以上兆欧表的工作过程看,仪表指针的偏转角取决于两个转动线圈的电流比率。发电机提供的电压是不稳定的,它与手摇速度的快慢有关。当供电电压变化时,I1和I2都会发生相应的变化时,但I1与I2的比值不变。由此可见,当手摇发电机的转速稍有变化时,也不致引起测量误差。
3.4.1.3 兆欧表的选用
测量前应正确选用兆欧表,兆欧表的额定电压应该与被测电气设备的额定电压相适应,额定电压500V及以下的电气设备一般选用500~1000V的兆欧表,500V以上的电气设备选用2500V兆欧表,高压设备选用2500~5000V兆欧表。
兆欧表测量范围的选择主要考虑两点:①测量低压电气设备的绝缘电阻时可选用0~200MΩ的兆欧表,测量高压电气设备或电缆时可选用0~2000MΩ兆欧表;②有些兆欧表起始刻度不为零,而是1MΩ或2MΩ,这种仪表不宜用来测量处于潮湿环境中低压电气设备的绝缘电阻,因其绝缘电阻可能小于1MΩ,造成仪表无法读数或读数不准。
3.4.1.4 试验接线
①摆平兆欧表。在使用兆欧表前,必须选择一个平坦坚硬的地面,将其摆平,不仅有利于手摇发电机,而且不会因放置地点不平而引起测量误差。
②开路试验。检验兆欧表在不连接任何被测物而空摇时,其指针是否指向“∞”(无穷大)。如果在试验时指针能指向“∞”,证明兆欧表是好的,否则要进行检查校正。
③短路试验。检验仪表本身(附连接引线)在引线短路的情况下,表盘上的指针是否能指向“0”,如果能指向“0”,证明兆欧表是好的,否则要进行检查校正。
④切断电源。凡是在被测线路、器材或设备上原来附连有电源的,必须在测量之前把电源切断,并且要进行一次放电试验。
⑤连接测量引线。兆欧表有三个接线柱:线路(L)、接地(E)、屏蔽(G)。根据不同测量对象,做相应接线,如图3-42所示。测量线路对地绝缘电阻时,E端接地,L端接于被测线路上;测量电机或设备绝缘电阻时,E端接电机或设备外壳,L端接被测绕组的一端;测量电机或变压器绕组间绝缘电阻时先拆除绕组间的连接线,将E、L端分别接于被测的两相绕组上;测量电缆绝缘电阻时,应将E端接电缆外表皮(铅套)上,L端接线芯,G端接芯线最外层绝缘层上,以消除导线绝缘层表面漏电所引起的误差。
图3-42 兆欧表的结构及其使用
⑥兆欧表接线柱上引出线应用多股软线,且要有良好的绝缘,各引线切忌绞在一起,以免引线间绝缘层破坏产生绝缘不良而引起测量误差。
3.4.1.5 测量读数
①摇转兆欧表发电机摇柄。被测线路已经妥善连接并检查无误后,顺时针方向摇转兆欧表发电机的摇柄,使发电机转子转动,摇柄的转速应由慢而逐渐加快,待调速器发生滑动后,应该保持转速(120r/min)均匀平稳。
②刻度盘读数。待发电机的摇柄转速稳定后,表盘上的指针也随之稳定下来,指向某一刻度数值。此时,指针在刻度线上指示出来的刻度数值就是所要测量的绝缘电阻数值。读数时,两眼视线必须由上而下垂直对正指针观察。
3.4.1.6 注意事项
①摇动兆欧表摇柄时,E、L两接线柱都有相当高的直流电压,使用过程中要避免手碰到接线柱上。
②开始用兆欧表测试时,由于电压不能立即达到额定值,所以有时在短时间内很可能没有读数,这时应继续摇发电机,一般约30s,就会得到稳定的读数。
③从理论角度分析,兆欧表读数不受手摇速度变化的影响,但如果手摇发电机的转速与规定值(120r/min)相差太大,则会产生测量误差。一般说来,手摇速度允许在±20%的范围内,即90~140r/min之间变动。
④为了保证安全,不可在设备带电的情况下测量其绝缘电阻。对电路中有电容的高压设备,在停电后还必须对其进行充分放电,然后才可测量。用兆欧表测量过的电气设备,也要及时进行放电。在兆欧表的摇把未停止转动和被测设备未放电前,不可用手去触及被测设备的测量部分或进行拆除导线,以防触电。
⑤兆欧表要轻拿轻放,避免受到剧烈和长期的振动与翻转。
⑥在使用过程中,如果兆欧表的指针已指向“0”位置,不要再用力摇转发电机摇柄,以免损坏其内部线圈。