指針式絕緣電阻表的結構與工作原理

　　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，但在標準轉速（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。

　?、诖烹娤当嚷时?。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

　　磁路部分由永久磁鐵、極掌、帶缺口的圓柱形鐵芯等構成。電路部分由兩個可動的線圈（稱之為動圈）構成。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流絲導入的，當通入電流后，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。

　?。?）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)生的轉動力矩M1和I2產(chǎn)生的轉動力矩M2也相反，當兩個力矩平衡時，指針停留在某一個位置，相應偏轉角為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。

　　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，當表的結構一定時，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。

　　當被測電阻Rx＝0時，I1為最大，I1／ I2的比值最大，此時動圈1產(chǎn)生的轉動力矩M1最大，偏轉角α也最大，指針向右偏轉到最大位置，即指針指向零位；當被測電阻RX＝∞（無窮大）時，I1趨近于零，此時動圈1的轉動力矩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正好轉到鐵芯缺口處，由I2所產(chǎn)生的磁場與缺口處由永久磁鐵產(chǎn)生的恒定磁場方向一致，這時不再產(chǎn)生反作用力矩，線圈停止轉動。

　　由式（8－1）還可知，絕緣電阻表標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，因為在其標度尺上只有部分刻度能有較為準確的讀數(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。但由磁電系比率表的原理可知，其指針偏轉角度只與電流I1和I2有關，而與發(fā)電機輸出電壓無關。也就是說，發(fā)電機輸出電壓不穩(wěn)是不會影響指針偏轉角的。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，在使用時應保持120r／min的額定轉速，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)電機轉速，并使之以恒速轉動，以保證測量的準確性。