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模块五 兆欧表


模块五 兆欧表
模块概述
兆欧表是一种专门用来测量电气设备绝缘电阻的可携式仪表, 兆欧表是一种专门用来测量电气设备绝缘电阻的可携式仪表, 又称绝缘摇表。前面所学万用表的欧姆档测电阻, 又称绝缘摇表。前面所学万用表的欧姆档测电阻,是在低电 压条件下测量电阻值。 压条件下测量电阻值。如果用万用表来测量电气设备的绝缘 电阻,其阻值可能是无穷大, 电阻,其阻值可能是无

穷大,而电气设备实际的工作条件是 几百伏或几千伏,此时绝缘电阻不再是无穷大, 几百伏或几千伏,此时绝缘电阻不再是无穷大,可能会变的 很小。 很小。因此测量电气设备的绝缘电阻要根据电气设备的额定 电压等级来选择仪表, 电压等级来选择仪表,通常使用兆欧表来进行绝缘电阻的测 量。

教学目标
1.了解兆欧表的用途和结构 了解兆欧表的用途和结构; 了解兆欧表的用途和结构 2.掌握兆欧表的使用方法。 掌握兆欧表的使用方法。 掌握兆欧表的使用方法
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一、结构
如图5-1所示为兆欧表, 如图 所示为兆欧表,其基本结构是一台手摇发电机和一只 所示为兆欧表 磁电系比率表。 磁电系比率表。 手摇发电机(直流或交流与整流电路配合的装置 的容量很小, 手摇发电机 直流或交流与整流电路配合的装置)的容量很小 直流或交流与整流电路配合的装置 的容量很小, 但输出电压很高。 但输出电压很高。兆欧表就是根据发电机能发出的最高电压 来分类的, 来分类的,如500 V,1 000 V,2 500 V等。针对不同的电气设备 等 选用不同电压等级的兆欧表。 选用不同电压等级的兆欧表。

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如图5-2所示为磁电系比率表的基本结构, 如图 所示为磁电系比率表的基本结构,磁电系比率表是 所示为磁电系比率表的基本结构 一种特殊形式的磁电系测量机构,作为兆欧表的测量机构。 一种特殊形式的磁电系测量机构,作为兆欧表的测量机构。 与电动系比率表的结构相似,磁电系比率表也有两个动圈, 与电动系比率表的结构相似,磁电系比率表也有两个动圈, 没有产生反作用力矩的游丝, 没有产生反作用力矩的游丝,动圈的电流是通过导流丝引入 两个动圈彼此间成一角度α交叉 交叉, 的。两个动圈彼此间成一角度 交叉,并连同指针固定于同一 转轴上。此外,动圈内的圆柱形铁芯开有一个缺口, 转轴上。此外,动圈内的圆柱形铁芯开有一个缺口,所以磁 路系统的气隙内的磁场是不均匀的。 路系统的气隙内的磁场是不均匀的。

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二、工作原理
1.磁电系比率表 磁电系比率表 测量时两个动圈中的电流(I 流向相反, 测量时两个动圈中的电流 1,I2)流向相反,产生两个方 流向相反 向相反的转动力矩, 产生的为转动力矩, 向相反的转动力矩,若I1产生的为转动力矩,I2产生的 为反作用力矩。当两个力矩平衡时, 为反作用力矩。当两个力矩平衡时,指针将停留在某一 位置上,相应的偏转角为α。与电动系比率表相类似, 位置上,相应的偏转角为 。与电动系比率表相类似, 偏转角α由两个动圈电流之比决定,即 偏转角 由两个动圈电流之比决定, 由两个动圈电流之比决定 I1 (5-1) ) α=F I2 由上式可见, 与测量电路中的电源电压无关 与测量电路中的电源电压无关。 由上式可见, α与测量电路中的电源电压无关。

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2.兆欧表 兆欧表 如图5-3所示为兆欧表的测量线路, 如图 所示为兆欧表的测量线路,虚线框内表示兆欧表的 所示为兆欧表的测量线路 内部电路,被测绝缘电阻R 接于兆欧表的线路端钮L和地 内部电路,被测绝缘电阻 x接于兆欧表的线路端钮 和地 线端钮E之间 此外, 之间, 线端钮 之间,此外,在线路端钮的外圈上还有一个铜质 圆环(图中虚线圆 叫保护环。 图中虚线圆), 圆环 图中虚线圆 ,叫保护环。 由图中可以看出,动圈 、内附电阻R 与被测电阻及R 由图中可以看出,动圈1、内附电阻 c与被测电阻及 x串 动圈2和内附电阻及 联;动圈 和内附电阻及 v串联,它们都连接到手摇发电机 动圈 和内附电阻及R 串联, F的两端,承受相同的电压 c此时有 的两端, 的两端 承受相同的电压U
I1 = U ; R1 + Rc + Rx

I2 =

U R 2 + Rv
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上两式中, 为动圈1,2的电阻 把上两式代入式(5-1) 的电阻。 上两式中,R1、R2为动圈 的电阻。把上两式代入式 中,即得 I1 R 2 + Rv

α=F

I2

=F

Rc + Rx

(5-2) )

通过式(5. 可知 当兆欧表结构一定时, 可知, 通过式 2)可知,当兆欧表结构一定时,其R1、R2 , Rc和 Rv均为定值,此时兆欧表可动部分的偏转角 与被测电阻 均为定值,此时兆欧表可动部分的偏转角α与被测电阻 Rx有关,且兆欧表标度尺的刻度是不均匀的。当被测电阻 有关,且兆欧表标度尺的刻度是不均匀的。 为零时, 为最大,指针向右偏转到最大位置, Rx为零时,I1为最大,指针向右偏转到最大位置,即指针 指零;当被测电阻非常大 如外部断开时, 为零, 当被测电阻非常大, 指零 当被测电阻非常大,如外部断开时,I1为零,此时转 动力矩也为零, 所产生的反作用力矩的作用下, 动力矩也为零,在I2所产生的反作用力矩的作用下,指针 向左偏转到刻度“ ”的位置。 向左偏转到刻度“∞”的位置。

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在这两种情况下,由于动圈 正好转到铁芯缺口处 见图5-3), 正好转到铁芯缺口处(见图 在这两种情况下,由于动圈2正好转到铁芯缺口处 见图 , 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。 一致,这时不再产生反作用力矩,线圈停止转动。其测量范 围从0~∞,但实际只有部分刻度能反映较为准确的读数。另 围从 ,但实际只有部分刻度能反映较为准确的读数。 由于兆欧表没有产生反作用力矩的游丝, 外,由于兆欧表没有产生反作用力矩的游丝,所以使用前其 指针可以停留在标度尺的任意位置上。 指针可以停留在标度尺的任意位置上。

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兆欧表中的手摇发电机发出的电压是不稳定的, 兆欧表中的手摇发电机发出的电压是不稳定的,它与手摇的 速度有关。但磁电系兆欧表的特点是它的指针偏转角只与两 速度有关。 个动圈电流之比有关,而与发电机输出电压无关。也就是说, 个动圈电流之比有关,而与发电机输出电压无关。也就是说, 当发电机电压发生变化时,虽然动圈1和 中的电流都要发生 当发电机电压发生变化时,虽然动圈 和2中的电流都要发生 变化,但它们的比值却总是不变的, 变化,但它们的比值却总是不变的,指针相应的偏转角也保 持不变。但需要注意的是,若电压太低, 持不变。但需要注意的是,若电压太低,将引起两个动圈的 力矩都减小,会使测量结果的误差增大。同时在电压太低的 力矩都减小,会使测量结果的误差增大。 情况下测量出的绝缘电阻也不能作为在规定电压值下的绝缘 电阻。因此使用兆欧表时,发电机转速不宜太慢或太快。 电阻。因此使用兆欧表时,发电机转速不宜太慢或太快。有 些兆欧表内部装有手摇发电机的离心调速装置, 些兆欧表内部装有手摇发电机的离心调速装置,使转子以恒 定速度转动,以保持其输出电压稳定。 定速度转动,以保持其输出电压稳定。

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三、技术特性及应用范围
兆欧表主要用来测量电气设备绝缘电阻, 兆欧表主要用来测量电气设备绝缘电阻,其主要参数有额定 电压、测量范围、准确度等级等。 电压、测量范围、准确度等级等。 (1)绝缘电阻表按额定电压分为 种 绝缘电阻表按额定电压分为9种 绝缘电阻表按额定电压分为 50V,100V,250V,500V,1000V,2000V,2500V,5000V,10000V , (2)绝缘电阻表按准确度等级分为 级1.0,2.0,5.0,10.0,20.0 绝缘电阻表按准确度等级分为5级 绝缘电阻表按准确度等级分为 列出了部分国产兆欧表的型号及规格, 表5-1列出了部分国产兆欧表的型号及规格,供选择时参考。 列出了部分国产兆欧表的型号及规格 供选择时参考。

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四、使用方法
(一)兆欧表的选择 一 兆欧表的选择 兆欧表的选择,主要是选择它的额定电压及测量范围, 兆欧表的选择,主要是选择它的额定电压及测量范围,具体 各种型号兆欧表的参数可参考表 。对于高电压电气设备, 各种型号兆欧表的参数可参考表5-1。对于高电压电气设备, 必须使用额定电压高和测量范围大的兆欧表进行测量;对于低 必须使用额定电压高和测量范围大的兆欧表进行测量 对于低 电压的电力设备,其内部绝缘所能承受的电压不高, 电压的电力设备,其内部绝缘所能承受的电压不高,为了设 备安全,此时应选用额定电压较低的兆欧表。 备安全,此时应选用额定电压较低的兆欧表。 通常在各种电器和电力设备的测试检修规程中, 通常在各种电器和电力设备的测试检修规程中,都对应使用 何种额定电压等级的兆欧表有所规定。 中列出了在不同 何种额定电压等级的兆欧表有所规定。表5-2中列出了在不同 情况下选择兆欧表的要求,供使用时参考。 情况下选择兆欧表的要求,供使用时参考。

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选择兆欧表时, 选择兆欧表时,要注意不要使测量范围超出被测绝缘电阻阻 值过大,否则读数将产生较大误差。另外,有些兆欧表的标 值过大,否则读数将产生较大误差。另外, 尺不是从零开始而是从1 开始的。 尺不是从零开始而是从 M 或2M 开始的。这种兆欧表不 适宜测量处于潮湿环境中低压电气设备的绝缘电阻, 适宜测量处于潮湿环境中低压电气设备的绝缘电阻,因为此 时电气设备的绝缘电阻可能小于1 时电气设备的绝缘电阻可能小于 M ,在兆欧表上得不到读 容易误认为绝缘电阻为零。 数,容易误认为绝缘电阻为零。 (二)测前准备 二 测前准备 测量前要切断被测设备电源,并对被测设备接地短路放电, 测量前要切断被测设备电源,并对被测设备接地短路放电, 以排除断电后其电感及电容带电的可能性, 以排除断电后其电感及电容带电的可能性,兆欧表必须在被 测电气设备不带电的情况下进行测量。 测电气设备不带电的情况下进行测量。

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测量前必须对被测设备进行清洁处理,以防止灰尘、 测量前必须对被测设备进行清洁处理,以防止灰尘、油腻等 因素对测量结果的影响。 因素对测量结果的影响。 测量前,应将兆欧表放置在平稳的地方, 测量前,应将兆欧表放置在平稳的地方,有水平调节的兆欧 表应调整好表本身的水平位置, 表应调整好表本身的水平位置,这样可以避免摇动发电机手 柄时因表身摇动而影响读数。 柄时因表身摇动而影响读数。 测量前,应对兆欧表进行检查,先将 和 两个端扭开路 两个端扭开路, 测量前,应对兆欧表进行检查,先将L和E两个端扭开路,摇 动手柄,使发电机转速达到额定值,此时指针应在“ ” 动手柄,使发电机转速达到额定值,此时指针应在“∞”处; 然后把L和 两个端扭短接 缓慢摇动手柄,指针应指在“ 两个端扭短接, 然后把 和E两个端扭短接,缓慢摇动手柄,指针应指在“0" 刻度处。若经上述检查,指针不能指“ ” 刻度, 刻度处。若经上述检查,指针不能指“∞”或“0”刻度,则 刻度 说明该表有故障,需进行检修后才能使用。 说明该表有故障,需进行检修后才能使用。

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(三)兆欧表的连接 三 兆欧表的连接 兆欧表上有三个接线柱,分别为 线路 线路),E(接地 和G(屏蔽 。 接地)和 屏蔽 屏蔽)。 兆欧表上有三个接线柱,分别为L(线路 接地 1.进行一般测量时 进行一般测量时 将被测绝缘电阻接到L和E两个接线端钮上,例如三相电机绕 将被测绝缘电阻接到 和 两个接线端钮上, 两个接线端钮上 组之间的绝缘电阻,如图5-4(a)所示接线 若被测对象为线路 所示接线;若被测对象为线路 组之间的绝缘电阻,如图 所示接线 对地的绝缘电阻时,应将被测端接到L接线端钮 接线端钮, 对地的绝缘电阻时,应将被测端接到 接线端钮,而E端钮接 端钮接 所示。 例如三相电机绕组对外壳的绝缘电阻,如图5-4(b)所示。 地,例如三相电机绕组对外壳的绝缘电阻,如图 所示

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2.当被测物表面的影响很显著而又不易除去时 如潮湿等 当被测物表面的影响很显著而又不易除去时(如潮湿等 当被测物表面的影响很显著而又不易除去时 如潮湿等) 须接“屏蔽”进行测量。 须接“屏蔽”进行测量。例如测量电缆芯线与外皮之间的绝 缘电阻时, 缘电阻时,电缆表面因潮湿等因素而产生的漏电流会影响测 量结果,因此应采用图 的接线方式 图中,漏电流经G端 的接线方式。 量结果,因此应采用图5-5的接线方式。图中,漏电流经 端 而不经过动圈流回发电机负极, 而不经过动圈流回发电机负极,故指针的偏转只反映芯线与 绝缘层之间的内部绝缘电阻的大小, 绝缘层之间的内部绝缘电阻的大小,而不受表面漏电流的影 接线时应选用单股导线分别单独连接L和 或 , 响。接线时应选用单股导线分别单独连接 和E(或G),不能 用双股导线或绞线, 用双股导线或绞线,否则测试导线间的绝缘电阻会影响测量 结果。 结果。 3.当测量电容的介质绝缘电阻时 当测量电容的介质绝缘电阻时 应按电容器耐压的高低选用兆欧表。接线时使L端与电容器 应按电容器耐压的高低选用兆欧表。接线时使 端与电容器 正极相连接, 端与负极连接 不可反接, 端与负极连接, 正极相连接,E端与负极连接,不可反接,否则会使电容器 击穿。在测量J圳也刀及 性电容器的介质绝缘电阻时, 圳也刀及J性电容器的介质绝缘电阻时 击穿。在测量 圳也刀及 性电容器的介质绝缘电阻时,可不 考虑这一点。 考虑这一点。
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(四)正确使用 四 1.测量绝缘电阻时 测量绝缘电阻时 发电机的手柄应由慢渐快地摇动,若发现指针指零, 发电机的手柄应由慢渐快地摇动,若发现指针指零,则说明 被测电气设备有短路现象,应停止摇动手柄;若指示正常 若指示正常, 被测电气设备有短路现象,应停止摇动手柄 若指示正常,应 使发电机转速稳定在规定的范围内(一般应使发电机转速达到 使发电机转速稳定在规定的范围内 一般应使发电机转速达到 120 ± 24 r/min ),切忌忽快忽慢而使指针摆动,加大误差。 ,切忌忽快忽慢而使指针摆动,加大误差。 读数时,一般采用1分钟以后的读数为准 分钟以后的读数为准, 读数时,一般采用 分钟以后的读数为准,若遇电容较大的被 测物时,可等指针稳定不变时再读数。 测物时,可等指针稳定不变时再读数。 2.测量设备绝缘电阻时 测量设备绝缘电阻时 还应记下测量时的环境温度、湿度、被测物的有关状况, 还应记下测量时的环境温度、湿度、被测物的有关状况,以 便对测量结果进行分析。 便对测量结果进行分析。
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小锦囊
兆欧表维护保养 测量完毕后,当兆欧表没有停止转动或被测物没有放电以前, 测量完毕后,当兆欧表没有停止转动或被测物没有放电以前, 不可用手去触及被测物测量部分和进行拆线工作。 不可用手去触及被测物测量部分和进行拆线工作。特别是测 试完大电容电气设备时,必须先将被测物对地短路放电后, 试完大电容电气设备时,必须先将被测物对地短路放电后, 再停止手柄的转动。这主要是防止电容器放电使兆欧表损坏。 再停止手柄的转动。这主要是防止电容器放电使兆欧表损坏。

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图5-1 兆欧表

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图5-2 磁电系比率表的基本结构

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图5-3 兆欧表的测量线路

1,2-动圈 发电机 e、Rv一附加电阻 动圈;F-发电机 一附加电阻; 动圈 发电机;R Rx一待测绝缘电阻 返回

表5-1 部分国产兆欧表的规格

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表5-2 兆欧表电压等级选择举例

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图5-4(a) 遥测电机绝缘的接线示意 ( ) 图

(a)遥测相间绝缘 遥测相间绝缘

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图5-4(b) 遥测电机绝缘的接线示意 ( ) 图

(b)遥测相对地(壳)绝缘 遥测相对地( 遥测相对地

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图5-5 测量电缆绝缘电阻的接线

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