指针式绝缘电阻表的结构与工作原理

　　指针式绝缘电阻表的结构与工作原理

　　(1)指针式绝缘电阻表的结构 常见的指针式绝缘电阻表结构主要由手摇直流发电机、磁电系比率表及测量线路构成。

　　①手摇发电机。手摇发电机一般由发电机、摇动手柄、传动齿轮等组成。这种发电机的容量很小，但在标准转速(120r/min)下会产生较高的电压。常见的电压等级有100V、250V、500V、1000V、2500V等。

　　②磁电系比率表。一般由磁路部分、电路部分、指针等组成，如图1所示。

图1 磁电系比率表的组成

　　磁路部分由永久磁铁、极掌、带缺口的圆柱形铁芯等构成。电路部分由两个可动的线圈(称之为动圈)构成。两个动圈彼此相交成一固定夹角，连同指针固定在同一轴上。动圈中的电流是通过导流丝导入的，当通入电流后，两个动圈内部的电流方向是相反的。此外，动圈内是带缺口的圆柱形铁芯，所以磁路空气隙内的磁场是不均匀的。

　　(2)绝缘电阻表工作原理 绝缘电阻表的测量电路2所示，虚线框内为表内部电路，交流发电机发出的交流电压经二极管VD1、VD2和电容器C1、C2整流、滤波后成为直流电压，加在被测电阻Rx上。表外部有3个接线端子，L端子叫线路端子;E端子叫接地端子;G端子叫屏蔽端子(又叫保护环)，其内部直接与发电机负极相连。在测量电缆绝缘电阻时要使用G端子。

图2 绝缘电阻表的测量电路

　　测量时两个动圈中的电流I1、I2流向不同，I1产生的转动力矩M1和I2产生的转动力矩M2也相反，当两个力矩平衡时，指针停留在某一个位置，相应偏转角为α，α将由两个动圈内电流比决定，即α=F(I1/I2)，而与测量电路中的电源电压无关。

　　由图2中可以看出，动圈1、内附电阻R1与被测电阻Rx串联;动圈2和内附电阻凡串联，它们接到发电机的两端，并承受发电机发出的测量电压。此时线圈中电流大小为　　

　　因为F是常数，由式(8-1)可知，当表的结构一定时，即R1、R2、r1、r2均为定值;U一定时，绝缘电阻表的指针偏转角大小只取决于两只动圈中电流的比值，因此称为比率表。电流I2是一个不变的常数，电流I1的大小与被测电阻Rx有关。

　　当被测电阻Rx=0时，I1为最大，I1/ I2的比值最大，此时动圈1产生的转动力矩M1最大，偏转角α也最大，指针向右偏转到最大位置，即指针指向零位;当被测电阻RX=∞(无穷大)时，I1趋近于零，此时动圈1的转动力矩M1也为零，在I2所产生的反作用力矩M2的作用下，指针向左偏到∞位置。在此种情况下，由于动圈2正好转到铁芯缺口处，由I2所产生的磁场与缺口处由永久磁铁产生的恒定磁场方向一致，这时不再产生反作用力矩，线圈停止转动。

　　由式(8-1)还可知，绝缘电阻表标度尺的刻度是不均匀的，测量范围是0～∞，但实际上这疋不可能的，因为在其标度尺上只有部分刻度能有较为准确的读数，如0～100MΩ、0～250MΩ，0～500MΩ等。

　　另外，由于磁电系比率表没有产生反作用力的游丝，所以一般绝缘电阻表在不用状态下，其指针可停在任意位置，但在正常放置(水平)条件下，指针一般指在标度尺中间的位置附近。

　　绝缘电阻表由手摇发电机产生的电压是很不稳定的，所发出电压的高低与摇动手柄的速度有关。但由磁电系比率表的原理可知，其指针偏转角度只与电流I1和I2有关，而与发电机输出电压无关。也就是说，发电机输出电压不稳是不会影响指针偏转角的。但是需要说明的是，若手摇速度过慢，则发电机产生的电压太低，将使两个动圈产生力矩减小，此时由于通电用导流丝有一定的弹性力矩，这一力矩将对可动部分有一定影响，因此测量结果就会产生误差。同时发电机产生的电压达不到额定值，其测出的绝缘电阻是不符合要求的。所以，在使用时应保持120r/min的额定转速，不能忽快忽慢。有些绝缘电阻表内部装有限速装置，能限制发电机转速，并使之以恒速转动，以保证测量的准确性。

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