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

　　①手搖發(fā)電機。手搖發(fā)電機一般由發(fā)電機、搖動手柄、傳動齒輪等組成。這種發(fā)電機的容量很小，但在標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(120r/min)下會產(chǎn)生較高的電壓。常見的電壓等級有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。電路部分由兩個可動的線圈(稱之為動圈)構(gòu)成。兩個動圈彼此相交成一固定夾角，連同指針固定在同一軸上。動圈中的電流是通過導(dǎo)流絲導(dǎo)入的，當(dāng)通入電流后，兩個動圈內(nèi)部的電流方向是相反的。此外，動圈內(nèi)是帶缺口的圓柱形鐵芯，所以磁路空氣隙內(nèi)的磁場是不均勻的。

　　(2)絕緣電阻表工作原理 絕緣電阻表的測量電路2所示，虛線框內(nèi)為表內(nèi)部電路，交流發(fā)電機發(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，加在被測電阻Rx上。表外部有3個接線端子，L端子叫線路端子;E端子叫接地端子;G端子叫屏蔽端子(又叫保護環(huán))，其內(nèi)部直接與發(fā)電機負極相連。在測量電纜絕緣電阻時要使用G端子。

圖2 絕緣電阻表的測量電路

　　測量時兩個動圈中的電流I1、I2流向不同，I1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩M1和I2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩M2也相反，當(dāng)兩個力矩平衡時，指針停留在某一個位置，相應(yīng)偏轉(zhuǎn)角為α，α將由兩個動圈內(nèi)電流比決定，即α=F(I1/I2)，而與測量電路中的電源電壓無關(guān)。

　　由圖2中可以看出，動圈1、內(nèi)附電阻R1與被測電阻Rx串聯(lián);動圈2和內(nèi)附電阻凡串聯(lián)，它們接到發(fā)電機的兩端，并承受發(fā)電機發(fā)出的測量電壓。此時線圈中電流大小為　　

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

　　當(dāng)被測電阻Rx=0時，I1為最大，I1/ I2的比值最大，此時動圈1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩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)被測電阻RX=∞(無窮大)時，I1趨近于零，此時動圈1的轉(zhuǎn)動力矩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，由于動圈2正好轉(zhuǎn)到鐵芯缺口處，由I2所產(chǎn)生的磁場與缺口處由常久磁鐵產(chǎn)生的恒定磁場方向一致，這時不再產(chǎn)生反作用力矩，線圈停止轉(zhuǎn)動。

　　由式(8-1)還可知，絕緣電阻表標(biāo)度尺的刻度是不均勻的，測量范圍是0～∞，但實際上這疋不可能的，因為在其標(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)電機輸出電壓無關(guān)。也就是說，發(fā)電機輸出電壓不穩(wěn)是不會影響指針偏轉(zhuǎn)角的。但是需要說明的是，若手搖速度過慢，則發(fā)電機產(chǎn)生的電壓太低，將使兩個動圈產(chǎn)生力矩減小，此時由于通電用導(dǎo)流絲有一定的彈性力矩，這一力矩將對可動部分有一定影響，因此測量結(jié)果就會產(chǎn)生誤差。同時發(fā)電機產(chǎn)生的電壓達不到額定值，其測出的絕緣電阻是不符合要求的。所以，在使用時應(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)電機轉(zhuǎn)速，并使之以恒速轉(zhuǎn)動，以保證測量的準(zhǔn)確性。