浅谈兆欧表的工作原理及简单故障的分析

保定天威保变电气股份有限公司质量检测部 周康

工作中用到的兆欧表，又名绝缘电阻表，很多领域都有它的身影，主要用于测量电气线路的绝缘电阻。兆欧表体积小携带方便，操作简单，可从表盘中读取测量结果。

兆欧表的类型很多，但是其内部结构和工作原理基本相同。它一般以自身电机所产生的电压高低和绝缘电阻测量范围的大小来分类。测量的绝缘电阻越高，需要的电压等级也就越高。

兆欧表的结构原理：

兆欧表主要部件是由手摇发电机和流比计（磁电系）组成的。

手摇发电机是电磁感应定律的实际应用，当线圈与磁体做相对运动时，线圈切割磁力线而产生了感应电势，该感应电势经过整流环从电刷引出。发电机的类型主要有两类：一类是能旋转的转子是永久磁铁制作成的，定子是用漆皮导线按指定方向绕制成的绕组。当手柄转动时，通过齿轮加快转速，定子中的转子以一定的速度旋转，磁力线切割定子导线，产生相当的感应电势，整流部分使之变成直流电压输出。另一类发电机的转子是由3个铁心构成，在每个铁心上绕一组线圈，三组线圈做Y形连接，三组线圈同名端焊接在一起，另一端分别与整流环向对应的个整流片相接。定子为永久磁体，它的磁场方向是固定的，转子在磁场里以规定方向旋转，转子线圈切割了磁力线就会有交变感应电势，最后整流环整流为脉动直流电势输出。

在实际应用中，常用的兆欧表的输出电压分为500 V、1000 V、2500 V。下面三个因素决定了输出电压高低：

1磁铁的磁通量越大，输出的电压越高。

2线圈的匝数越多，输出的电压越高。

3导体在磁场中单位时间内的切割次数越多，输出的电压越高。

平时生产中经常用到的绝缘兆欧表的型号为Z C-7型，其电气原理图如下：

其工作原理属于第一类，即由直流发电机发出的电压一部分接到测量系统上，使其可动部分产生反作用力矩，另外一部分又端钮通过被测物接到测量机构的电流+-线圈，使其可动部分产生转动力矩，此转角的大小与被测物的绝缘电阻成反比。当转动力矩反作用力矩相等时，可动部分的转动达到平衡，同时带动指针偏转，指出被测物的绝缘电阻值。

发电机转子旋转切割磁通所产生的感应电势是交流的，而兆欧表的测量部分需要直流电势，所以利用整流环进行整流交流电势转换成直流电势输出。

调速器是为了使手摇发电机的手柄在120转/分的转速时（或者略高）仍然能输出稳定电压。它作为附加装置与转子在同一个转轴上。它是利用离心力的作用将转子转速恒定在120转/分左右。当额定转速超过额定值时，调速器摩擦橡皮离开摩擦轮，使离心力减小。当离心力不小于调速器弹簧拉力时，调速器摩擦又与调速器摩擦轮接触，使得转子转速又加快起来。所以转子会一直保持在额定转速左右。

兆欧表上还有一个屏蔽接线端子，在端钮“L”的外圈上还有一个铜制的圆环，直接与发电机相接。因为在“L”、“E”端钮间的电压可能很高，在这种情况下，“L”、“E”间的表面一定会有漏电电流。如果这种泄漏电流引入测量部分，测量结果会出现很大偏差。屏蔽接线端子就是便于泄露电流直接从屏蔽端子“G”流回发电机负极，不会经过测量部分，避免了测量结果失真。

兆欧表在实际使用过程中，会出现故障。在实际使用过程中，兆欧表经常受到振动，在长时间的振动过程中，很可能会使L、G两端钮触点与测量系统的触点之间断开或接触不好，使得兆欧表与被测物之间形成开路的状态，表针不能归零。电流回路的电阻，在长期的使用过程中，电阻会发生变化，阻值变小时，指针超过零位；电阻值增大时，指针不到零位，需根据实际情况更换电流电阻。

还有就是在开路测量时，指针指不到“∞”，或者是超过“∞”，其中有以下几种情况：①游丝变形或者损坏，使得兆欧表的残余力矩变大，指针指不到“∞”。②通过用静电电压表对兆欧表进行测量时，发现兆欧表的电压变小，应该更换发电机。③电压回路的电阻值增大或变小，使得表针的力矩变大或变小，表针指不到“∞”。④电压线圈间短路或者开路。

在使用过程中，若出现摇动兆欧表手柄时，感觉手柄滑动，监测不到电压，有可能是因为调速器弹簧松或者是弹性不好，又或者是因为固定偏心轮的螺丝产生松动，使得齿轮咬合不好。

另外，在兆欧表使用的过程中，还可能出现仪表本身漏电，其主要原因有两点：一是仪表内部的引线与仪表的外壳接触；二是仪表本身受潮，使得仪表本身的绝缘电阻下降。