绝缘电阻表的结构和测量原理

第七章绝缘电阻表与接地电阻测试仪模块1：绝缘电阻表的结构和测量原理（TYBZ01107001）【模块描述】本模块包含绝缘电阻表的结构和测量原理。通过结构介绍和原理讲解，掌握绝缘电阻表的分类、模拟和数字绝缘电阻表的结构和测量原理。【正文】绝缘电阻表的检定是强制检定项目。绝缘电阻表实际使用相当广泛，并直接关系到电气设备的正常运行和工作人员的人身安全。一、绝缘电阻表分类：1．按结构原理分：（1)手摇式兆欧表：测试电压有100V～2500V，量程上限达2500MΩ，应用广泛。但操作费力，测量准确度低（受手摇速度、刻度非线性、倾斜角度影响），输出电流小，抗反击能力弱，不适合变压器等大型设备的测量。但因其价格低廉，不仅未被取代，仍有一定市场。（2）数字式绝缘电阻表：测量电路中有了数字集成电路以后，手摇式兆欧表被数字式绝缘电阻表取代。单片机的发展使得数字式兆欧表又更加智能化，计时、计算、储存一并完成。测试电压在5000V以上有了10000V，甚至15000V，可直接读取吸收比和极化指数，测量上限达到100TΩ以上，有自放电回路，抗反击能力强，在电力系统得到广泛应用。二、指针式兆欧表的结构及工作原理1．指针式兆欧表的结构指针式兆欧表是由一台手摇直流发电机和电磁式比率表组成。指针式兆欧表的测量机构是电磁式比率表，由磁路、电路、指针等部分组成。磁路部分由永久磁铁、极掌、圆柱形铁芯等构成。电路部分由两个可动的线圈构成。可动线圈成丁字形交叉放置，且共同固定在转动轴上。当通入电流后，两个动圈内部的电流方向相反。手摇直流发电机一般由发电机、摇动手柄、传动齿轮等组成。发电机的容量很小，但能产生较高的电压。常见的电压等级有100V、250V、500V、1000V、2500V等。发电机发出的电压越高，测量绝缘电阻值的范围越大。2．指针式兆欧表的工作原理电路部分有两个可动的线圈。可动线圈2通过限流电阻，与发电机串联；被测绝缘电阻XR与可动线圈1及发电机相串联。当线圈通电时，可动线圈1的电流1I和气隙磁场相互作用，产生转动力矩1M，可动线圈2的电流2I与气隙磁场相互作用，产生转动力矩2M。但它们方向相反，其中1M为转动力矩，2M则为反作用力矩。指针的偏转角只决定于两只可动线圈电流的比值，和其他因素无关。被测绝缘电阻XR不同时，1I则不同，而2I基本不变，因此指针有不同的偏转角。由于这种仪表的结构中没有产生反作用力矩的游丝，所以，在使用之前仪表的指针可随意停在标尺的任意位置上。手摇发电机发出电压的高低，随手摇速度快慢而异。手摇发电机发出的电压不稳定，但是，由于指针偏转角决定于两个可动线圈电流的比值，故指针不会因手摇速度不同而停留在不同的位置，指示不同的XR值。这是因为手摇速度慢时，1I减小，2I也同时按比例减小，始终保持电流的比值不变，这样指针偏转角也就保持一定。三、数字式绝缘电阻表的工作原理数字式绝缘电阻表利用电子电路，采用DC/DC变换技术，产生直流高压电源，施加在被试品上，采用电流电压法测量原理，采集流经试品的电流，进行分析处理，再变换成相应的绝缘电阻值，由模拟式指针表头或数字表显示。数字式绝缘电阻表的测量原理见图TYBZ01107001-1。RxRmRoEsRi－＋LGE图TYBZ01107001-1数字绝缘电阻表原理图图中Rx为等效试品的绝缘电阻；Ro为采样电阻，Rm为用作限流和滤波的附加电阻；两者组成采样电路；Es表示高压测试电源电势，Ri为其等效内阻。测试电源输出正端接E，负端接G，测量采样电阻串接于G、L之间，L端钮输出负高压，G的电位接近于负高压。随着科学技术的发展，计算机技术的普及，数字式绝缘电阻表与以往的指针式兆欧表有了很大的不同，一块表有两个或两个以上的输出电压、有二个以上的输出短路电流，可以根据不同的试品对电流和电压进行相应的调整，可以显示时间、绝缘电阻值，对吸收比和极化指数进行计算后显示，对上述数据可以在机器内进行记录存储。同时这些参数还可以通过RS232或USB接口输出到计算机进行处理和保存。数字式绝缘电阻表还有放电回路，能自动对被试品放电，不怕被试品电流反击。数字式绝缘电阻表的原理框图见图TYBZ01107001-2。ELG直流高压源信号处理AD转换单片机液晶屏按键分压电阻电压取样电流取样图TYBZ01107001-2数字式绝缘电阻表的原理框图从图中可知，数字式绝缘电阻表的工作过程为：经按键操作，启动直流高压源给被测试品供电，通过电阻分压器取得电压取样信号，通过与试品串联的电流取样电阻得到电流信号，电流和电压信号经信号处理，通过A/D转换装置送入微处理器进行数据处理，并将处理结果传送给显示屏显示，完成整个测量过程。【思考与练习】1．为什么指针式兆欧表使用前指针会停留在标尺的任意位置上。2．画出数字式绝缘电阻表的测量原理图。3．简述数字式绝缘电阻表的工作过程。