摇表的使用与结构工作原理详解

1.实物外形

图3-24为两种摇表的实物外形。

图3-24 两种常见的摇表

2.结构与工作原理

摇表的结构与工作原理

摇表主要由磁电系比率计、手摇发电机和测量电路组成，其结构示意图如左图所示。

在使用摇表测量时，将被测电阻按图示的方法接好，然后摇动手摇发电机，发电机产生几百至几千伏的高压，并从“+”端输出电流，电流分作I₁、I₂两路，I₁经线圈1、R₁回到发电机的“-”端，I₂经线圈2、被测电阻R_x回到发电机的“-”端。线圈1、线圈2、表针和磁铁组成磁电系比率计。当线圈1流过电流时，会产生磁场，线圈产生的磁场与磁铁的磁场相互作用，线圈1逆时针旋转，带动表针往左摆动指向∞处；当线圈2流过电流时，表针会往右摆动指向0。当线圈1、2都有电流流过时（两线圈参数相同），若I₁=I₂，即R₁=R_x时，表针指在中间；若I₁＞I₂，即R₁＜R_x时，表针偏左，指示R_x的阻值大；若I₁＜I₂，即R₁＞R_x时，表针偏右，指示R_x的阻值小。在摇动发电机时，由于摇动时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，如发电机输出电流小时，流过两线圈的电流都会变小，它们受力的比例仍保持不变，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，它经线圈加到被测物两端，这样测量能真实反映被测物在高压下的绝缘电阻大小。

3.使用方法

（1）使用前的准备工作

在使用摇表前，要做好以下准备工作：

1）接测量线。摇表有三个接线端：L端（LINE：线路测试端）、E端（EARTH：接地端）和G端（GUARD：防护屏蔽端）。如图3-25所示，在使用前将三根测试线分别接在摇表的这三个接线端上。一般情况下，只需给L端和E端接测试线，G端可不使用。

图3-25 摇表的接线端

2）进行开路实验。让L端、E端之间开路，然后转动摇表的摇柄，使转速达到额定转速（120r/min左右），这时表针应指在“∞”处，如图3-26a所示。若不能指到该位置，则说明摇表有故障。

3）进行短路实验。将L端、E端测量线短接，再转动摇表的摇柄，使转速达到额定转速，这时表针应指在“0”处，如图3-26b所示。

若开路和短路实验都正常，就可以开始用摇表进行测量了。

图3-26 摇表测量前的实验

（2）使用方法

使用摇表测量电气设备绝缘电阻，一般按以下步骤进行：

1）根据被测物额定电压大小来选择相应额定电压的摇表。摇表在测量时，内部发电机会产生电压，但并不是所有的摇表产生的电压都相同，如ZC25-3型摇表产生500V电压，而ZC25-4型摇表能产生1000V电压。选择摇表时，要注意其额定电压要较待测电气设备的额定电压高，例如额定电压为380V及以下的被测物，可选用额定电压为500V的摇表来测量。有关摇表的额定电压大小，可查看摇表上的标注或说明书。一些不同额定电压下的被测物及选用的摇表见表3-1。

表3-1 不同额定电压下的被测物及选用的摇表

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2）测量并读数。在测量时，切断被测物的电源，将L端与被测物的导体部分连接，E端与被测物的外壳或其他与之绝缘的导体连接，然后转动摇表的摇柄，让转速保持在120r/min左右（允许有20%的转速误差），待表针稳定后进行读数。

（3）使用举例

下面举几个例子来说明摇表的使用。

1）测量电网线间的绝缘电阻。测量示意图如图3-27所示。测量时，先切断220V市电，并断开所有的用电设备的开关，再将摇表的L端和E端测量线分别插入插座的两个插孔，然后摇动摇柄查看表针所指数值。图中表针指在400处，说明电源插座两插孔之间的绝缘电阻为400MΩ。

如果测得电源插座两插孔之间的绝缘电阻很小，如零点几兆欧，则有可能是插座两个插孔之间绝缘性能不好，也可能是两根电网线间绝缘变差，还有可能是用电设备的开关或插座绝缘不好。

2）测量用电设备外壳与线路间的绝缘电阻。这里以测洗衣机外壳与线路间的绝缘电阻为例来说明（冰箱、空调等设备的测量方法与之相同）。测量洗衣机外壳与线路间的绝缘电阻示意图如图3-28所示。

图3-27 用摇表测量电网线间的绝缘电阻

图3-28 用摇表测量用电设备外壳与线路间的绝缘电阻

测量时，拔出洗衣机的电源插头，将摇表的L端测量线接电源插头，E端测量线接洗衣机外壳，这样测量的是洗衣机的电气线路与外壳之间的绝缘电阻。正常情况下这个阻值应很大，如果测得该阻值小，说明内部电气线路与外壳之间存在着较大的漏电电流，人接触外壳时会造成触电，因此要重点检查电气线路与外壳漏电的原因。

3）测量电缆的绝缘电阻。用摇表测量电缆的绝缘电阻示意图如图3-29所示。

图3-29 用摇表测量电缆的绝缘电阻

图中的电缆有三部分：电缆金属芯线、内绝缘层和电缆外皮。测这种多层电缆时一般要用到摇表的G端。在测量时，分别各用一根金属线在电缆外皮和内绝缘层上绕几圈（这样测量时可使摇表的测量线与外皮、内绝缘层接触更充分），再将E端测量线接电缆外皮缠绕的金属线，将G端测量线接内绝缘层缠绕的金属线，L端则接电缆金属芯线。这样连接好后，摇动摇柄即可测量电缆的绝缘电阻。将内绝缘层与G端相连，目的是让内绝缘层上的漏电电流直接流入G端，而不会流入E端，避免了漏电电流影响测量值。

4.使用注意事项

在使用摇表测量时，要注意以下事项：

1）正确选用适当额定电压的摇表。选用额定电压过高的摇表测量易击穿被测物，选用额定电压低的摇表测量则不能反映被测物的真实绝缘电阻。

2）测量电气设备时，一定要切断设备的电源。切断电源后要等待一定的时间再测量，目的是让电气设备放完残存的电量。

3）测量时，摇表的测量线不能绕在一起。这样做的目的是避免测量线之间的绝缘电阻影响被测物。

4）测量时，顺时针由慢到快摇动手柄，直至转速达120r/min，一般在1min后读数（读数时仍要摇动摇柄）。

5）在摇动摇柄时，手不可接触测量线裸露部位和被测物，以免触电。

6）被测物表面应擦拭干净，不得有污物，以免造成测量数据不准确。