第3章 兆欧表的使用

【学习目的】

本章主要学习兆欧表的使用方法和技巧。首先，通过对目前市场流行的兆欧表产品按照结构、功能、用途进行细致的归纳整理，让读者了解不同类型兆欧表的结构、原理和功能特点，在搞清兆欧表的具体用途和使用特点后，再选择典型兆欧表作为演示教具，将兆欧表的操作规范和使用方法，用图解的形式展示，使读者最终掌握兆欧表的使用方法，最后结合大量实例，力求通过对案例的学习，使读者对兆欧表的检测应用有深刻的体会，真正掌握兆欧表的操作技能。

3.1 兆欧表的特点与结构原理

3.1.1 兆欧表的特点

兆欧表是一种专门用来测量绝缘电阻的仪表。绝缘电阻值与普通电阻值不同，绝缘电阻值非常大，如果电源线与接地线之间的绝缘电阻较小，就容易发生漏电的情况，容易对人身及电气本身造成危害。图3-1所示为兆欧表的分类。按显示方式不同，兆欧表可分为模拟式兆欧表和数字式兆欧表。

【重点提示】

兆欧表通常只能产生一种电压，当需要测量不同电压下的绝缘强度时，就要更换不同电压的兆欧表。若测量额定电压在500V以下的设备或线路的绝缘电阻时，可选用500 V或1000 V兆欧表；测量额定电压在500 V以上的设备或线路的绝缘电阻时，应选用1000～2500 V的兆欧表；测量绝缘子时，应选用2500～5000 V兆欧表。

一般情况下，测量低压电气设备的绝缘电阻时可选用0～200 MΩ量程的兆欧表。

1. 模拟式兆欧表的特点

模拟式兆欧表也叫指针式兆欧表，根据供电方式可分为手摇式兆欧表和电子式兆欧表，如图3-2所示。手摇式兆欧表内部安装有小型发电机，可手动升降电压，结构简单，容易维护。电子式兆欧表内置有电池，较高级的还配有电源接口，可连接市电220 V作为电源，它可通过旋钮改变输出电压。

2. 数字式兆欧表的特点

数字式兆欧表也叫绝缘电阻测试仪，通常使用内置电池作为电源。它采用 DC/DC 转换技术提升至所需的直流高压，具有测量精度高、输出稳定、功能多样、体积小、重量轻、便于携带、经久耐用等特点，并且不怕短路测试，不怕被测试体的电流反击，自动对被测试体放电。

3.1.2 兆欧表的结构原理

1. 模拟式兆欧表的结构原理

图3-3所示为手摇式兆欧表的外形结构。从图中可以看出，手摇式兆欧表主要由刻度盘、接线端子、手动摇杆、测试线、铭牌标识和使用说明等部分构成。将测试线连接好后，通过转动手动摇杆（转速要稳定），便可通过刻度盘读出测量结果。

（1） 刻度盘

手摇式兆欧表的刻度盘是由量程、刻度线、指针和额定输出电压等构成的。该兆欧表的量程为500 MΩ，额定输出电压为500 V。指针初始位置一直位于10 MΩ处，如图3-4所示。

（2） 接线端子

在兆欧表上，有两个接线端子：一个是线路接线端子（L），另一个为接地接线端子（E），如图3-5所示。线路接线端子通常作为兆欧表的输出端，接地接线端子常用来与电器外壳、接地棒和线路绝缘层等连接。

接地接线端子上还设有保护环接线柱，在检测电缆的绝缘电阻值时，保护环接线柱用来与屏蔽线进行连接。

（3） 手动摇杆

手动摇杆与兆欧表内部的小型电机是一个整体，顺时针摇动手动摇杆，便可使小型电机发电，如图3-6所示，从而使输出端产生高压电。

（4） 测试线

兆欧表测试线分为红、黑两根，红色测试线用来与线路接线端子（L）连接；黑色测试线用来与接地接线端子（E）连接。测试线的一端为“U”形，用来与接线端子连接；另一端为“鳄鱼夹”，可牢牢夹住待测部位，有效防止滑脱，如图3-7所示。

（5） 铭牌标识和使用说明

该兆欧表的铭牌标识标有型号、额定电压、量程和生产厂家等信息。使用说明位于刻度盘上方，简单介绍了该兆欧表的使用方法和注意事项，如图3-8所示。

兆欧表内部有两个线圈，它们固定在同一轴上且相互垂直。其中一个线圈与电阻器 R串联，另一个线圈通过测试线与被测体Rx串联，两者并联于直流供电电路中，如图3-9所示。在测量时，通过线圈的电流I1=U/（R1+R），I2=U/（R2+Rx）其中R1、R2为线圈电阻器，线圈受到磁场的作用，产生两个方向相反的转矩，两个线圈所处的磁感应强度与被测电阻器Rx的值有关，利用这种关系便可指示被测电阻值。

兆欧表指针的可动部分在转矩的作用下发生偏转，直到两个线圈产生的转矩平衡（T1=T2），这时指针所指读数即为被测体Rx的绝缘电阻值。

【重点提示】

① 偏转角与被测体Rx之间有一定的函数关系，所以偏转角可以反映出被测电阻的大小。

② 偏转角与电源电压U无关，所以手动摇杆转动的快慢不影响读数。

在摇动发电机时，由于很难保证发电机匀速转动，所以发电机输出的电压和流出的电流是不稳定的，但因为流过两线圈的电流同时变化，它们的受力比例不变，故不会影响测量结果。另外，由于发电机会发出几百至几千伏的高压，它经线圈加到被测体两端，这样测量能真实地反映出被测体在高压下的绝缘电阻值大小。

2. 数字式兆欧表的结构原理

图3-10所示为典型数字式兆欧表的外形结构。从图中可以看出，数字式兆欧表是由测试线、线路接口（L）、接地接口（E）、屏蔽接口（G）、量程旋钮、LCD显示屏和电源开关构成的。

数字式兆欧表可通过改变量程来选择不同大小的输出电压，对待测体进行测量。数字式兆欧表的线路接口（L）和接地接口（E）与手摇式兆欧表的接线端子用途相同，而屏蔽接口（G）与保护环接线柱用途相同。

数字式兆欧表内部电路方框图及信号流程，如图3-11所示。兆欧表高压产生部分采用高频开关脉冲宽度调制（PWM）方式，开关电源的输出经内部倍压整流输出直流高压为被测电阻提供穿透电流，以便为测量电路提供取样电压。该表具有节能、电压线性度好、稳定、纹波系数小等特点。由线路接线端（L）产生的高压经过负载电阻 Rx（测试体），流回接地端（E），经V/I转换（电压/电流转换）、滤波电路、A/D转换后变成数码信号并由LCD进行显示。

电源充电采用智能充电模块，无须人工调节充电参数。