數(shù)字式一般由直流電壓變換器將電池電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓電作為測(cè)試電壓,這個(gè)測(cè)試電壓施加在被測(cè)物上產(chǎn)生的電流經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值,然后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字編碼,再經(jīng)微處理器計(jì)算處理,由顯示器顯示出相應(yīng)的電阻值。數(shù)字式兆歐表的電路原理框圖如圖所示。
數(shù)字式兆歐表的電路原理框圖
(1)直流電壓變換器。
直流電壓變換器(DC-DC變換器)將電池電壓轉(zhuǎn)換為直流高壓作為測(cè)試電壓,它是數(shù)字式兆歐表的關(guān)鍵部分,常見(jiàn)有250V、500V、1000V三種測(cè)試電壓(也有2500V、5000V等較高測(cè)試電壓)。數(shù)字式兆歐表一般采用脈寬調(diào)制(PWM)型集成控制器將電池的直流電壓轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制信號(hào),經(jīng)升壓變壓器轉(zhuǎn)化為高壓脈沖,由倍壓整流(二倍或三倍)平滑成直流高壓測(cè)試電壓,其輸出電壓大小是通過(guò)輸出電壓控制電路調(diào)節(jié)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常見(jiàn)的控制器有UC3840、TL494、SG3524等,這類(lèi)脈寬調(diào)制型控制器是國(guó)際上較為流行的開(kāi)關(guān)電源集成控制器,它包括開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器所需的全部控制電路,例如,誤差放大器、振蕩器、脈寬調(diào)制器、脈沖發(fā)生器、開(kāi)關(guān)管、過(guò)流過(guò)熱保護(hù)等。
(2)電流電壓轉(zhuǎn)換器。
從圖可以看出,電流電壓轉(zhuǎn)換器(I-V轉(zhuǎn)換)由待測(cè)電阻Rx、反饋電阻Rf及運(yùn)算放大器A1組成。它將流經(jīng)被測(cè)絕緣電阻Rx的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。
(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換器及顯示電路。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)是模擬電路與數(shù)字電路連接的紐帶,也是模擬儀表與數(shù)字儀表的重要標(biāo)志。精度不高于1%的數(shù)字式兆歐表通常采用ICL7106(或ICL7107)大規(guī)模,ICL7106是帶LCD顯示(ICL7107為LED顯示)的3?位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器,利用其輸入電壓與參考電壓的比值特性可以非常方便地測(cè)得電阻值。
兆歐表在工作時(shí),自身產(chǎn)生高電壓,而測(cè)量對(duì)象又是設(shè)備,所以必須正確使用,否則就會(huì)造成人身或設(shè)備事故。使用前,首先要做好以下各種準(zhǔn)備:
?。?)測(cè)量前必須將被測(cè)設(shè)備電源切斷,并對(duì)地短路放電,決不允許設(shè)備帶電進(jìn)行測(cè)量,以保證人身和設(shè)備的安全。
?。?)對(duì)可能感應(yīng)出高壓電的設(shè)備,必須消除這種可能性后,才能進(jìn)行測(cè)量。
?。?)被測(cè)物表面要清潔,減少接觸電阻,確保測(cè)量結(jié)果的正確性。
?。?)測(cè)量前要檢查兆歐表是否處于正常工作狀態(tài),主要檢查其“0”和“∞”兩點(diǎn)。即搖動(dòng)手柄,使電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速,兆歐表在短路時(shí)應(yīng)指在“0”位置,開(kāi)路時(shí)應(yīng)指在“∞”位置。
(5)兆歐表使用時(shí)應(yīng)放在平穩(wěn)、牢固的地方,且遠(yuǎn)離大的外電流導(dǎo)體和外磁場(chǎng)。
做好上述準(zhǔn)備工作后就可以進(jìn)行測(cè)量了,在測(cè)量時(shí),還要注意兆歐表的正確接線,否則將引起不必要的誤差甚至錯(cuò)誤。
兆歐表的接線柱共有三個(gè):一個(gè)為“L”即線端,一個(gè)“E”即為地端,再一個(gè)“G”即屏蔽端(也叫保護(hù)環(huán)),一般被測(cè)絕緣電阻都接在“L”“E”端之間,但當(dāng)被測(cè)絕緣體表面漏電嚴(yán)重時(shí),必須將被測(cè)物的屏蔽環(huán)或不須測(cè)量的部分與“G”端相連接。這樣漏電流就經(jīng)由屏蔽端“G”直接流回發(fā)電機(jī)的負(fù)端形成回路,而不在流過(guò)兆歐表的測(cè)量機(jī)構(gòu)(動(dòng)圈)。這樣就從根本上消除了表面漏電流的影響,特別應(yīng)該注意的是測(cè)量電纜線芯和外表之間的絕緣電阻時(shí),一定要接好屏蔽端鈕“G”,因?yàn)楫?dāng)空氣濕度大或電纜絕緣表面又不干凈時(shí),其表面的漏電流將很大,為防止被測(cè)物因漏電而對(duì)其內(nèi)部絕緣測(cè)量所造成的影響,一般在電纜外表加一個(gè)金屬屏蔽環(huán),與兆歐表的“G”端相連。
當(dāng)用兆歐表?yè)u測(cè)電器設(shè)備的絕緣電阻時(shí),一定要注意“L”和“E”端不能接反,正確的接法是:“L”線端鈕接被測(cè)設(shè)備導(dǎo)體,“E”地端鈕接地的設(shè)備外殼,“G”屏蔽端接被測(cè)設(shè)備的絕緣部分。如果將“L”和“E”接反了,流過(guò)絕緣體內(nèi)及表面的漏電流經(jīng)外殼匯集到地,由地經(jīng)“L”流進(jìn)測(cè)量線圈,使“G”失去屏蔽作用而給測(cè)量帶來(lái)很大誤差。另外,因?yàn)椤癊”端內(nèi)部引線同外殼的絕緣程度比“L”端與外殼的絕緣程度要低,當(dāng)兆歐表放在地上使用時(shí),采用正確接線方式時(shí),“E”端對(duì)儀表外殼和外殼對(duì)地的絕緣電阻,相當(dāng)于短路,不會(huì)造成誤差,而當(dāng)“L”與“E”接反時(shí),“E”對(duì)地的絕緣電阻同被測(cè)絕緣電阻并聯(lián),而使測(cè)量結(jié)果偏小,給測(cè)量帶來(lái)較大誤差。
由此可見(jiàn),要想準(zhǔn)確地測(cè)量出電氣設(shè)備等的絕緣電阻,必須對(duì)兆歐表進(jìn)行正確的使用,否則,將失去了測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。
由于電纜芯線之間和芯線對(duì)外皮之間都存在較大的分布電容,因此測(cè)量電纜和電容器都有一定的要求。
1、測(cè)量前的放電
先斷開(kāi)與電容器或電纜相連的電源和負(fù)荷,然后進(jìn)行放電。
2、兆歐表的檢驗(yàn)
檢查兆歐表的電壓和測(cè)量范圍是否符合電容器與電纜的要求,并對(duì)兆歐表進(jìn)行檢驗(yàn)。
3、測(cè)量電解電容器
測(cè)量電解電容器時(shí),要注意兆歐表的正負(fù)極性,正極接正(L)端,負(fù)極接負(fù)(E)端,不可接反。否則,會(huì)將電容器擊穿。
測(cè)量無(wú)極性電容器時(shí),可以不考慮正負(fù)極性的對(duì)應(yīng)連接。
4、測(cè)量電纜芯線
測(cè)量電纜芯線與外皮的絕緣,或測(cè)量電容器引線與其外殼間的絕緣時(shí),兆歐表的“相線”應(yīng)與電纜芯線,或電容器的引線腳相連,“地線”應(yīng)與電纜外皮,或電容器的外殼相連?!捌帘巍苯与娎|的絕緣紙。
5、轉(zhuǎn)動(dòng)兆歐表
轉(zhuǎn)動(dòng)兆歐表時(shí),不要忽快忽慢。由于容性元件有一定的充電時(shí)間,故在初搖兆歐表時(shí),兆歐表表針指示的電阻值很小,甚至為零,此時(shí)不一定說(shuō)明所測(cè)元件絕緣已經(jīng)損壞。所以應(yīng)至少搖1min以后,待表針?lè)€(wěn)定時(shí),讀得的數(shù)據(jù)才是正確值。
6、測(cè)量結(jié)束時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
測(cè)量結(jié)束時(shí),不要立即停止搖動(dòng),因?yàn)殡娙萜鲿?huì)向搖表放電,由此而會(huì)導(dǎo)致指針?lè)创?。正確的方法是先斷開(kāi)搖表線以后,再停止搖動(dòng),然后再對(duì)被測(cè)的電容器和電纜進(jìn)行放電,結(jié)束檢測(cè)過(guò)程。