淺談?wù)讱W表的工作原理及簡(jiǎn)單故障的分析

保定天威保變電氣股份有限公司質(zhì)量檢測(cè)部 周康

工作中用到的兆歐表，又名絕緣電阻表，很多領(lǐng)域都有它的身影，主要用于測(cè)量電氣線路的絕緣電阻。兆歐表體積小攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，可從表盤(pán)中讀取測(cè)量結(jié)果。

兆歐表的類(lèi)型很多，但是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。它一般以自身電機(jī)所產(chǎn)生的電壓高低和絕緣電阻測(cè)量范圍的大小來(lái)分類(lèi)。測(cè)量的絕緣電阻越高，需要的電壓等級(jí)也就越高。

兆歐表的結(jié)構(gòu)原理：

兆歐表主要部件是由手搖發(fā)電機(jī)和流比計(jì)（磁電系）組成的。

手搖發(fā)電機(jī)是電磁感應(yīng)定律的實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)線圈與磁體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈切割磁力線而產(chǎn)生了感應(yīng)電勢(shì)，該感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)過(guò)整流環(huán)從電刷引出。發(fā)電機(jī)的類(lèi)型主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是能旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子是永久磁鐵制作成的，定子是用漆皮導(dǎo)線按指定方向繞制成的繞組。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)齒輪加快轉(zhuǎn)速，定子中的轉(zhuǎn)子以一定的速度旋轉(zhuǎn)，磁力線切割定子導(dǎo)線，產(chǎn)生相當(dāng)?shù)母袘?yīng)電勢(shì)，整流部分使之變成直流電壓輸出。另一類(lèi)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由3個(gè)鐵心構(gòu)成，在每個(gè)鐵心上繞一組線圈，三組線圈做Y形連接，三組線圈同名端焊接在一起，另一端分別與整流環(huán)向?qū)?yīng)的個(gè)整流片相接。定子為永久磁體，它的磁場(chǎng)方向是固定的，轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)里以規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子線圈切割了磁力線就會(huì)有交變感應(yīng)電勢(shì)，最后整流環(huán)整流為脈動(dòng)直流電勢(shì)輸出。

在實(shí)際應(yīng)用中，常用的兆歐表的輸出電壓分為500 V、1000 V、2500 V。下面三個(gè)因素決定了輸出電壓高低：

1磁鐵的磁通量越大，輸出的電壓越高。

2線圈的匝數(shù)越多，輸出的電壓越高。

3導(dǎo)體在磁場(chǎng)中單位時(shí)間內(nèi)的切割次數(shù)越多，輸出的電壓越高。

平時(shí)生產(chǎn)中經(jīng)常用到的絕緣兆歐表的型號(hào)為Z C-7型，其電氣原理圖如下：

其工作原理屬于第一類(lèi)，即由直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓一部分接到測(cè)量系統(tǒng)上，使其可動(dòng)部分產(chǎn)生反作用力矩，另外一部分又端鈕通過(guò)被測(cè)物接到測(cè)量機(jī)構(gòu)的電流+-線圈，使其可動(dòng)部分產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，此轉(zhuǎn)角的大小與被測(cè)物的絕緣電阻成反比。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩反作用力矩相等時(shí)，可動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到平衡，同時(shí)帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，指出被測(cè)物的絕緣電阻值。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)切割磁通所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)是交流的，而兆歐表的測(cè)量部分需要直流電勢(shì)，所以利用整流環(huán)進(jìn)行整流交流電勢(shì)轉(zhuǎn)換成直流電勢(shì)輸出。

調(diào)速器是為了使手搖發(fā)電機(jī)的手柄在120轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速時(shí)（或者略高）仍然能輸出穩(wěn)定電壓。它作為附加裝置與轉(zhuǎn)子在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上。它是利用離心力的作用將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒定在120轉(zhuǎn)/分左右。當(dāng)額定轉(zhuǎn)速超過(guò)額定值時(shí)，調(diào)速器摩擦橡皮離開(kāi)摩擦輪，使離心力減小。當(dāng)離心力不小于調(diào)速器彈簧拉力時(shí)，調(diào)速器摩擦又與調(diào)速器摩擦輪接觸，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速又加快起來(lái)。所以轉(zhuǎn)子會(huì)一直保持在額定轉(zhuǎn)速左右。

兆歐表上還有一個(gè)屏蔽接線端子，在端鈕“L”的外圈上還有一個(gè)銅制的圓環(huán)，直接與發(fā)電機(jī)相接。因?yàn)樵凇癓”、“E”端鈕間的電壓可能很高，在這種情況下，“L”、“E”間的表面一定會(huì)有漏電電流。如果這種泄漏電流引入測(cè)量部分，測(cè)量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)很大偏差。屏蔽接線端子就是便于泄露電流直接從屏蔽端子“G”流回發(fā)電機(jī)負(fù)極，不會(huì)經(jīng)過(guò)測(cè)量部分，避免了測(cè)量結(jié)果失真。

兆歐表在實(shí)際使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)故障。在實(shí)際使用過(guò)程中，兆歐表經(jīng)常受到振動(dòng)，在長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)過(guò)程中，很可能會(huì)使L、G兩端鈕觸點(diǎn)與測(cè)量系統(tǒng)的觸點(diǎn)之間斷開(kāi)或接觸不好，使得兆歐表與被測(cè)物之間形成開(kāi)路的狀態(tài)，表針不能歸零。電流回路的電阻，在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，電阻會(huì)發(fā)生變化，阻值變小時(shí)，指針超過(guò)零位；電阻值增大時(shí)，指針不到零位，需根據(jù)實(shí)際情況更換電流電阻。

還有就是在開(kāi)路測(cè)量時(shí)，指針指不到“∞”，或者是超過(guò)“∞”，其中有以下幾種情況：①游絲變形或者損壞，使得兆歐表的殘余力矩變大，指針指不到“∞”。②通過(guò)用靜電電壓表對(duì)兆歐表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)兆歐表的電壓變小，應(yīng)該更換發(fā)電機(jī)。③電壓回路的電阻值增大或變小，使得表針的力矩變大或變小，表針指不到“∞”。④電壓線圈間短路或者開(kāi)路。

在使用過(guò)程中，若出現(xiàn)搖動(dòng)兆歐表手柄時(shí)，感覺(jué)手柄滑動(dòng)，監(jiān)測(cè)不到電壓，有可能是因?yàn)檎{(diào)速器彈簧松或者是彈性不好，又或者是因?yàn)楣潭ㄆ妮喌穆萁z產(chǎn)生松動(dòng)，使得齒輪咬合不好。

另外，在兆歐表使用的過(guò)程中，還可能出現(xiàn)儀表本身漏電，其主要原因有兩點(diǎn)：一是儀表內(nèi)部的引線與儀表的外殼接觸；二是儀表本身受潮，使得儀表本身的絕緣電阻下降。