《电器测量技术》兆欧表（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《电器测量技术》兆欧表-讲义 1. 了解兆欧表的结构和工作原理。 2. 了解兆欧表的选择。 3. 掌握兆欧表的使用维护方法。 知识点一 兆欧表的结构和工作原理 兆欧表是用于测量各种电气设备的绝缘电阻的仪表，它也被称为摇表，其实物如图1所示。 图1 兆欧表 电气设备绝缘性能的好坏，直接关系到设备的运行和操作人员的人身安全。为了对绝缘材料因发热、受潮、老化、腐蚀等原因所造成的损坏进行监测，或检查修复后电气设备的绝缘电阻是否达到规定的要求，都需要经常测量电气设备的绝缘电阻。 由于多数电气设备要求其绝缘材料在高压(几百伏至万伏左右)情况下满足规定的绝缘性能，因此，测量绝缘电阻时应在规定的耐压条件下进行。这就是必须采用备有高压电源的兆欧表而不能采用普通测量大电阻方法进行测量的原因。 一般绝缘材料的电阻都在兆欧(106)以上，所以兆欧表标度尺的单位以兆欧(MΩ)表示。 目前大多数兆欧表都采用磁电系比率表的结构，也有采用其他结构形式的兆欧表。本节主要介绍磁电系比率表结构的兆欧表。 1、 结构 兆欧表的基本结构是一台手摇发电机和一只磁电系比率表。 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，而输出电压很高。兆表就是根据发电机能发出的最高电压来分类的，电压越高，能测量的绝缘电阻阻值就越大。 磁电系比率表是一种特殊形式的磁电系测量机构，它的形式有几种，但基本结构和工作原理都是一样的。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。动圈的电流是通过导丝引入的。两个动圈彼此间成一角度α，并连同指固定于同一转轴上。此外，动圈内是开有一个缺口的圆柱形铁心，所以，磁路系统的空气内的磁场是不均匀的。磁电系比率表的基本结构如图2所示。 图2 磁电系比率表的基本结构 2、 工作原理 1. 磁电系比率表。由于两个动圈中的电流受磁场的作用，产生两个方向相反的转矩，所以若其中一个电流I1产生转动力矩，而另一电流I2则产生反作用力矩。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。与电动系比率表有类似的结果，这偏转角α将由两个动圈电流之比决定，即 α=F 而与测量电路中的电源电压无关。 2. 兆欧表。兆欧表的测量线路如图3所示。图中，点画线框内表示兆欧表的内部电路，被测绝缘电阻Rx接于兆欧表的线路端钮L和地线端钮E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)，称为保护环，又称为屏蔽接线端钮，它直接与发电机负极相接。 图3 兆欧表的测量线路 1、2-动圈；F-发电机；R.c、Rv-附加电阻； Rx-待测绝缘电阻 由图中可以看出，动圈1、内附电阻R.c与被测电阻Rx串联；动圈2和内附电阻Rv串联，它们都连接到手摇发电机F的两端，承受相同的电压U。此时有 I1= 和 I2= 上两式中，R1、R₂为动圈1、2的电阻。 把上两式代入式α=F中，即得 α=F= 由此式说明，当兆欧表结构一定时，R1、R2、Rc和Rv均为定值，兆欧表可动部分的偏转角α与被测电阻Rx有关。 当被测电阻Rx为零时，I1为最大，指针向右偏转到最大位置，即指针指0；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，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。在这两种情况下，由于动圈2正好转到铁心缺口处(见图2)，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。 由α=F=可知，兆欧表标度尺的刻度是不均匀的，测量范围从0~∞，但实际上这是不可能的。兆欧表标度尺上只有部分刻度能反映较为准确的读数，如0~50MΩ、0~100MΩ或0~1000MΩ。另外，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。 兆欧表中的手摇发电机发出的电压是不稳定的，它与手摇速度有关。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2中的电流都要发生变化，但它们的比率却总是不变的，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，将引起两个动圈的力矩都减小。此时由于导丝或多或少有一点弹性力矩，这一力矩将对可动部分的平衡产生影响，使测量结果的误差增大。同时在电压太低的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。有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。 兆欧表也被称为（ ） A. 万用表 B. 摇表 C. 电流表 D. 电压表 【答案】B 【解析】兆欧表是用于测量各种电气设备的绝缘电阻的仪表，它也被称为摇表。 1. 兆欧表测量绝缘电阻时应在什么条件下进行（ ） A. 常压 B. 低压 C. 规定的耐压条件 D. 任意电压条件 【答案】C 【解析】由于多数电气设备要求其绝缘材料在高压情况下满足规定的绝缘性能，因此测量绝缘电阻时应在规定的耐压条件下进行。 2. 兆欧表的基本结构主要包括哪两部分（ ） A. 手摇发电机和磁电系比率表 B. 手摇发电机和电动系比率表 C. 交流发电机和磁电系比率表 D. 直流发电机和电动系比率表 【答案】A 【解析】兆欧表的基本结构是一台手摇发电机和一只磁电系比率表。 3. 磁电系比率表中有几个动圈（ ） A. 一个 B. 两个 C. 三个 D. 四个 【答案】B 【解析】磁电系比率表是一种特殊形式的磁电系测量机构，与电动系比率表的结构相似，磁电系比率表也有两个动圈。 1. 兆欧表测量时，被测绝缘电阻Rx接在哪两个端钮之间（ ） A. L和G B. L和E C. E和G D. 任意两个端钮 【答案】B 【解析】被测绝缘电阻Rx接于兆欧表的线路端钮L和地线端钮E之间。 2. 当被测电阻Rx为零时，兆欧表指针会指向哪个位置（ ） A. 刻度“∞” B. 中间位置 C. 刻度“0” D. 任意位置 【答案】C 【解析】当被测电阻Rx为零时，I1为最大，指针向右偏转到最大位置，即指针指0。 3. 兆欧表指针偏转角与什么有关（ ） A. 电源电压 B. 动圈电流之比 C. 外部温度 D. 手摇速度 【答案】B 【解析】兆欧表指针偏转角只与两个动圈电流之比有关，而与发电机输出电压无关。 · 兆欧表定义与作用：兆欧表，又称摇表，是专门用于测量电气设备绝缘电阻的仪表。它能够监测绝缘材料的损坏情况，确保设备在高压条件下的绝缘性能符合规定，从而保障设备运行和操作人员的人身安全。 · 兆欧表结构与工作原理：兆欧表主要由手摇发电机和磁电系比率表组成。手摇发电机提供高压电源，磁电系比率表通过两个动圈的电流比来决定指针偏转角，实现无电压影响的测量。这种结构使得兆欧表能够在电压不稳定的情况下仍保持准确的测量结果。 · 兆欧表使用注意事项：使用兆欧表时，需确保发电机转速适中，不宜过慢或过快，以维持输出电压稳定。同时，要注意被测电阻的连接方式，确保线路端钮L和地线端钮E正确连接。此外，使用前指针可能停留在任意位置，需进行零位校准（如果表计有此功能或要求）。测量时还需注意安全，避免触电。 知识点二 兆欧表的选择 兆欧表的选择应根据测量要求选择兆欧表的额定电压值和测量范围。对于电压高的电气设备，必须使用额定电压高和测量范围大的兆欧表进行测量，这是因为电压高的电气设备对绝缘电阻值要求大一些。例如，瓷瓶的绝缘电阻一般在10000MΩ以上，测试时要用2500V以上的兆欧表。而对于低电压的电力设备，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。如测量额定电压不足500V的线圈绝缘电阻时，应选用500V兆欧表。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。表1中列出了在不同情况下选择兆欧表的要求，供使用时参考。 表1 兆欧表电压等级选择举例 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，有些兆欧表的标尺不是从零开始而是从1MΩ或2MΩ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，因为此时电气设备的绝缘电阻可能小于1MΩ，在兆欧表上得不到读数，容易误认为绝缘电阻为零。 表2列出了国产兆欧表的主要技术数据，供选择时参考。 表2 国产兆欧表主要技术数据 对于电压高的电气设备，测量其绝缘电阻时应选用（ ）的兆欧表。 A. 额定电压低、测量范围小 B. 额定电压高、测量范围大 C. 额定电压低、测量范围大 D. 额定电压高、测量范围小 【答案】B 【解析】对于电压高的电气设备，必须使用额定电压高和测量范围大的兆欧表进行测量，因为电压高的电气设备对绝缘电阻值要求大一些。 1. 测量额定电压不足500V的线圈绝缘电阻时，应选用（ ）兆欧表。 A. 2500V B. 1000V C. 500V D. 任意电压等级 【答案】C 【解析】测量额定电压不足500V的线圈绝缘电阻时，应选用500V兆欧表，这是为了设备安全考虑。 2. 选择兆欧表时，若测量范围超出被测绝缘电阻阻值过大，会产生（ ） A. 读数准确 B. 读数偏小 C. 读数偏大 D. 较大误差 【答案】D 【解析】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。 3. 有些兆欧表的标尺不是从零开始而是从1MΩ或2MΩ开始的，这种兆欧表不适宜测量（ ）环境中低压电气设备的绝缘电阻。 A. 干燥 B. 潮湿 C. 高温 D. 低温 【答案】B 【解析】有些兆欧表的标尺不是从零开始而是从1MΩ或2MΩ开始的，不适宜测量处于潮湿环境中低压电气设备的绝缘电阻，因为此时电气设备绝缘电阻可能小于1MΩ，在兆欧表上得不到读数，易误认为绝缘电阻为零。 1. 瓷瓶的绝缘电阻一般在10000MΩ以上，测试时要用（ ）以上的兆欧表。 A. 500V B. 1000V C. 2500V D. 5000V 【答案】C 【解析】瓷瓶的绝缘电阻一般在10000MΩ以上，测试时要用2500V以上的兆欧表。 2. 通常在各种电器和电力设备的测试检修规程中，会对应使用何种额定电压等级的兆欧表（ ） A. 不作规定 B. 有详细规定 C. 简单提及 D. 由操作人员自行决定 【答案】B 【解析】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。 3. 低电压的电力设备，选用兆欧表的原则是（ ） A. 选额定电压高的 B. 选额定电压低的 C. 选测量范围大的 D. 任意选择 【答案】B 【解析】对于低电压的电力设备，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。 · 兆欧表额定电压选择要点：要根据被测电气设备的电压等级来选择兆欧表的额定电压。高压电气设备需用额定电压高、测量范围大的兆欧表，如瓷瓶绝缘电阻超10000MΩ，要用2500V以上兆欧表；低压电气设备应选额定电压较低的兆欧表，像测量额定电压不足500V的线圈绝缘电阻，用500V兆欧表。选错可能导致测量不准或损坏设备。 · 兆欧表测量范围选择要点：选择兆欧表时，测量范围不能超出被测绝缘电阻阻值过大，否则读数会产生较大误差。因为兆欧表刻度不均匀，测量范围过大时指针偏转角度小，误差增大。同时，有些兆欧表标尺不是从零开始，不适宜测量潮湿环境低压电气设备绝缘电阻，此时绝缘电阻可能小于标尺起始值，无法准确读数。 · 测试检修规程对兆欧表选用的意义：各种电器和电力设备的测试检修规程对选用兆欧表额定电压等级有规定，这具有重要意义。它确保了测量结果的准确性和可靠性，依据不同电压等级设备的特性规定合适兆欧表，既能准确反映设备绝缘电阻，又不会损坏设备。按照规程选用兆欧表，有助于及时发现设备绝缘问题，保障电气设备的安全稳定运行。 知识点三 兆欧表的使用维护方法 用兆欧表测量绝缘电阻，看起来很简单，但实际上如果接线或操作不正确，将会直接影响测量结果，甚至危及人身安全。所以使用兆欧表时，一定要注意正确接线和操作。 1. 兆欧表必须在被测电气设备不带电的情况下进行测量。即测量前必须将被测电气设备的电源切断，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。另外，测是前必须对被测设备进行清洁处理，以防止灰尘、油泥等因素对测量结果的影响。 2. 测试前，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，这样可以避免摇动发电机手柄时因表身摇动而影响读数。测试前，应对兆欧表进行检查，先将L和E两个端钮开路，摇动手柄，使发电机转速达到额定值，此时指针应在“∞”处；然后把L和E两个端钮短接，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“∞”或“0”刻度，则说明该表有故障，需进行检修后才能使用。 3. 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；若被测对象为线路的绝缘电阻时，应将被测端接到L接线端钮，而E端钮接地，如图1所示。当被测物表面的影响很显著而又不易除去时(如潮湿等)，须接保护环进行测量。例如测量电缆芯线与外皮之间的绝缘电阻时，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2的接线方式。图中，漏电流经G端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，而不受表面漏电流的影响。接线时应选用单股导线分别单独连接L和E(或G)，不能用双股导线或绞线，否则会因线间的绝缘电阻影响测量结果。 图1 测量线路绝缘电阻接线图 图2 测量电缆绝缘电阻的接线 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端与电容器正极相连接，E端与负极连接，切不可反接，否则会使电容器击穿。在测量其他无极性电容器的介质绝缘电阻时，可不考虑这一点。 4. 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，则说明被测绝缘物有短路现象，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，切忌忽快忽慢而使指针摆动，加大误差(一般规定为(120±24)r/min)。读数时，一般采用1 min 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。 5. 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。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，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。 使用兆欧表测量绝缘电阻时，被测电气设备必须处于什么状态（ ） A. 带电状态 B. 不带电状态 C. 低压状态 D. 高压状态 【答案】B 【解析】兆欧表必须在被测电气设备不带电的情况下进行测量。 测量前必须将被测电气设备的电源切断，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。 1. 测试兆欧表前，将L和E两个端钮开路，摇动手柄使发电机转速达到额定值，此时指针应指在何处（ ） A. “0”刻度处 B. 中间刻度处 C. “∞”处 D. 任意刻度处 【答案】C 【解析】测试前，应对兆欧表进行检查，先将L和E两个端钮开路，摇动手柄，使发电机转速达到额定值，此时指针应在“∞”处。 2. 进行一般测量时，被测绝缘电阻应接到兆欧表的哪两个接线端钮上（ ） A. L和G B. E和G C. L和E D. 任意两个端钮 【答案】C 【解析】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。 3. 当被测物表面影响显著且不易除去时，测量绝缘电阻应采取什么措施（ ） A. 增加测量次数 B. 提高发电机转速 C. 接保护环进行测量 D. 更换兆欧表 【答案】C 【解析】当被测物表面的影响很显著而又不易除去时(如潮湿等)，须接保护环进行测量。 1. 测量电容的介质绝缘电阻时，对于有极性电容器，接线应注意什么（ ） A. L端与电容器正极相连，E端与负极相连 B. L端与电容器负极相连，E端与正极相连 C. 任意接线 D. 不需要连接E端 【答案】A 【解析】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端与电容器正极相连接，E端与负极连接，切不可反接，否则会使电容器击穿。 2. 测量绝缘电阻时，发电机手柄的摇动速度一般规定为多少（ ） A. (60±12)r/min B. (90±18)r/min C. (120±24)r/min D. (150±30)r/min 【答案】C 【解析】测量绝缘电阻时，发电机的手柄应由慢渐快地摇动，应使发电机转速稳定在规定的范围内，切忌忽快忽慢而使指针摆动，加大误差(一般规定为(120±24)r/min)。 3. 测量完毕后，对于大电容电气设备，必须先进行什么操作（ ） A. 停止手柄转动 B. 记录测量结果 C. 被测物对地短路放电 D. 拆除测量接线 【答案】C 【解析】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。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，再停止手柄的转动。 · 兆欧表测量前的准备要点：使用兆欧表测量绝缘电阻前，要确保被测电气设备不带电，切断电源并对设备接地短路放电，排除电感及电容带电可能。同时，对被测设备进行清洁，防止灰尘、油泥影响测量结果。此外，要将兆欧表放置在平稳处，有水平调节的需调好水平，避免摇动手柄时表身摇动影响读数。还要对兆欧表进行检查，开路指针应在“∞”处，短接指针应在“0”刻度处，否则需检修。 · 兆欧表测量时的接线要点：进行一般测量，将被测绝缘电阻接到L和E两个接线端钮。测量线路绝缘电阻，被测端接L，E端接地。当被测物表面影响显著且不易除去时，接保护环测量，如测量电缆芯线与外皮间绝缘电阻，选用单股导线分别单独连接L和E(或G)，不能用双股导线或绞线。测量有极性电容器介质绝缘电阻，L端与正极相连，E端与负极相连。 · 兆欧表测量过程及测量后的操作要点：测量时，发电机手柄由慢渐快摇动，发现指针指零说明被测绝缘物短路，应停止摇动；指示正常则使转速稳定在(120±24)r/min，读数一般以1min后为准，电容大可等指针稳定读数。测量完毕，兆欧表未停或被测物未放电，不可触及测量部分和拆线，测试大电容设备要先对地短路放电，再停止手柄转动，防止电容器放电损坏兆欧表。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$