手摇式兆欧表的工作原理

手摇式兆欧表的原理电路如图1所示。图中G为手摇发电机，发电机组件由摇柄、防逆转系统、传动齿轮、离心式摩擦调速系统、发电机等组成；电路系统由倍压整流电路及测量装置磁电式双动圈流比计组成，仪表的指针固定在双动圈上。仪表的三个接线柱分别是：线路端L、接地端E、屏蔽端G。其工作原理如下：

 图1  手摇式兆欧表原理电路图

顺时针摇动兆欧表手柄时，手柄使棘轮、齿轮、离心摩擦调速等机构转动，并带动发电机转子以5倍于手柄的转速旋转，定子线圈输出交流电压。棘轮系统是防止转子逆转，离心摩擦调速系统防止转子超速。手柄以额定转速转动时，定子线圈将输出的交流电压，经二极管V₁、V₂，电容C₁、C₂倍压整流后，在A、B两端输出直流高压。

测量时被测电阻Rx接于兆欧表的“线路端L”与“接地端E”之间。电压线圈L₁、电阻R_C和被测电阻R_X相串联，电流线圈L₂和电阻R_V相串联，然后再并联接至A、B两端。设线圈L₁电阻为r₁，线圈L₂电阻为r₂，当摇动手摇发电机时，兆欧表将输出直流高电压U，则两个线圈通过的电流分别为：

            两式相除得：   

式中的r₁、r₂、R_C均为定值，仅R_X为变量，所以改变R_X会引起比值I₁／I₂的变化。由于线圈L₁与线圈L₁绕向相反，流入电流I₁和I₂在永久磁场作用下，在两个线圈上分别产生两个方向相反的转矩T₁和T₂, 由于气隙磁场不均匀，因此T₁和T₂既与对应的电流成正比又与其线圈所处的角度有关。当T₁≠T₂时指针发生偏转，直到T₁=T₂时，指针停止。指针偏转的角度只决定于I₁和I₂的比值，此时指针所指的刻度是被测设备的绝缘电阻值。

当E端与L端短接时，I₁为最大，指针顺时针方向偏转到最大位置，即“0”位置；当E、L端未接被测电阻时，R_X趋于无穷大，I₁=0，指针逆时针方向转到“∞”位置。