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2500M Ω，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100T Ω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X R 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X R 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X R 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。

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R E R 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。

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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。

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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。