5050型兆欧表的构造和原理

　　1. 外型构造和零部件作用
　　5050型兆欧表的结构如图1所示。
　　图中三个接线柱的作用如下：
　　（1） E为接地接线柱： 它是供测单线对地绝缘时，接地线用的；或在测试线间绝缘时，连接被测线对的其中一条单线用的；
　　（2） L为线路接线柱： 它是供测试绝缘时连接被测单线用的；
　　（3） G为保护环接线柱及保护环： 它是接在发电机负极，但与L接线柱和外壳绝缘的，是专供连接被测电缆的内绝缘层用，以消除绝缘层表面漏电所引起的误差。

图1 5050型兆欧表

　　2. 内部结构
　　图5050型兆欧表的原理图如图2所示。
　　各部件的作用如下：
　　（1） D为手摇高压发电机，能产生500V直流电压；
　　（2） La为电流线圈，有2000匝；
　　（3） Lv为电压线圈，有110匝；
　　（4） Ra为保护电流线圈的限流电阻，阻值为100kΩ；
　　（5） Rv为保护电压线圈的限流电阻，阻值为500kΩ；
　　（6） Lz为零点平衡线圈，有265匝；
　　（7） Li为无限大平衡线圈，有11匝。

图2 5050型兆欧表原理

　　3. 测试动作原理
　　兆欧表主要是由一个作为电源用的手摇直流高压发电机和一个作为测量机构用的磁电式双动圈流比计所组成。参阅图2所示，若把发电机作为等效电动势代替， LG支路只有G端与发电机负端连接，另一端则与L接线柱腾空的，因此移动网络形状，便可得等效电路如图3所示。
　　其中的电压线圈Lv和电流线圈La实际上是装在永久磁钢的两个磁极中间，并且互相保持一定的角度而固定在同一个转轴上。它们可以自由回转，轴的上端装有电表指针，如图4所示。
　　受到力矩的作用这两个线圈由于绕线方向不同，当有电流通过时，将受到磁场力的作用，其作用力的方向可由左手定则来确定；同理通电的矩形线圈在磁场中便受到转动力矩的作用，转动方向也根据左手定则来确定。因此这两组线圈转动方向相反。设计规定： 电压线圈带动指针按逆时针方向回转，电流线圈带动指针按顺时针方向回转。

　图3 兆欧表的等效电路 　　图4 两组通电线圈在磁场中

　　当“L”、“E”两接线柱间开路时，电流线圈La里没有电流，只有电压线圈Lv里有电流I2通过，于是指针按逆时针方向偏转到最大位置（指针最后静止下来是由于磁力线跟线圈LV平面垂直时，平面两边的力臂为零，线圈受到的力矩也变为零）。为了将这一静止位置时的指针刚好与表盘刻度上的“∞”符号对齐，特在电压线圈里串入L1线圈。Li线圈的绕线方向也与电压线圈相反，在电压线圈回转时提供一点阻尼作用和“∞”静止位置平衡作用。所以外部开路时就相当于被测物RX无限大。
　　两接线柱间短路时，通过电流线圈LA的电流I1最大，指针按顺时针偏转到最大位置（这时指针最后静止下来是由于La、 Lv、 Lz、 Li线圈产生合力矩为零，这里Lz的作用是与Li相同，起到零点平衡作用）。这一位置在表盘上刻划上符号“0”（注意： 0-∞间读数顺序是逆时针排列的）。所以外部短路时就相当于外接绝缘电阻RX为零的情形。
　　两接线柱间接绝缘电阻RX为“0”与“∞”之间的任何其他数值时，连续摇动摇柄供电。这时指针停留的位置要由通过这两个线圈里的电流相对大小关系而定，也就是说要由I1和I2的比值来决定。由于绝缘电阻RX串接在电流线圈LA的回路里， I1的大小随Rx的大小而改变；而I2的大小（此时电源电压不变）可以认为近似不变， I2相当于起到固定偏流的作用。这种作用有点像一般电表中，上下两盘游丝绕向相反，在转动中使指针停留。但它又不完全像游丝，因为一旦I2等于零时，这种作用便消失。因此RX的大小能决定I1的大小，即具有一定的线性关系。但兆欧表表盘刻度是不均匀的。这是由于两组线圈在圆形永久磁钢的两个磁极中间的空间磁力线不均匀，中间密而开口处稀，线圈在转动行程中，切割磁力线不均的缘故。
　　综上所述， Rx的大小能决定指针的停留位置。如果用已知大小的标准高值电阻RX接在接线柱之间进行校准，并在表盘上刻划出相应的刻度；当应用这只电表来测量待测物的绝缘程度时，根据指针偏转后停留的位置，便能从表盘刻度上直接读出未知绝缘电阻的数值。这就是兆欧表简单的动作原理。
　　兆欧表表头没有游丝，兆欧表中的直流发电机只要停止发电， I2便等于零。这时表中线圈的回转能力消失，因此指针到处都可以停下来，这一特点也正是兆欧表的优点。所以兆欧表所量出的绝缘电阻Rx的读数能基本上不因手摇发电机转速快慢引起的电压变化而受到影响。这是由于电流线圈与电压线圈由同一个直流发电机供电，因而不管供电电压变得是高是低，I1与I2之间也总能保持一定的比值。