第四节 电工常用仪表.doc

第四节 工矿电工常用测量仪表的使用与维护一、万用表 万用表一般可用来测量直流电压、直流电流、交流电压、交流电流和电阻，是电气设备检修、试验和调试等工作中常用的测量工具。万用表的型号很多，主要由指示部分(表头)、测量电路、转换装置三部分组成，可分为指针式和数字式两类，现以指针式MF30型万用表为例介绍使用方法。 1指针式万用表的结构 MF30型万用表的外形如图l一19所示，指示部分俗称表头，用以指示被测电量的数值。测量电路的作用是把被测的电量转变成适合于表头要求的微小直流电流。万用表的各测量种类及量程的选择是靠转换装置实现的，转换装置通常由转换开关、接线柱、插孔等组成 。转换开关有固定触点和活动触点，位于不同位置，接通相应的触点，构成相应的测量电路。2使用前准备1)机械调零 万用表在使用前应水平放置，并检查指针是否在零位，若不指零位。则应用改锥调整机械零位上的调节螺钉，使指针指到零位。 图l一19 MF30型万用表外形图1万用表刻度盘 2零位调节螺丝 3电阻调零旋钮 4转换开关 5测试棒插孔 (2)接好测试棒将红色测试棒的接线接到红色接线柱上(或标有“+”号的插孔内)；黑色测试棒的接线应接到黑色接线柱上(或标有“一”号的插孔内)。 (3)熟悉刻度盘标度尺万用表刻度盘有很多条标度尺，它们分别适用于测量不同的被测对象，如图120所示。所以不同的测量项目应在相应的标度尺上读数，不能混淆。 图1-20万用表刻度盘1) 测量电阻时，应读取最上方的标有“”的第一条标度尺上的数字，然后乘以量程指针所指的倍率。2测量直流电压和电流时，应读取标有“DC”的第二条和第三条标度尺上的数字，其中满量程数字是根据被测量的大小来选择的相应数字，所以力求直接读数而不必换算；例如，用MF30型万用表的250V直流电压量程测量直流电压，若指针指在“DC”第一条标度尺上的数字为40，读数80V。3) 测量交流电压应读取标有“AC”的第四条标度尺上的数字，其中满量程数字是根据被测量的大小来选择的相应数字。读数方法与直流相同。3万用表使用方法 下面以图12l为例，介绍万用表常用四测量使用方法： (1)测量直流电阻 测量直流电阻接线如图121(a)所示。 1).按估计的被测量数值，把转换开关转到标有“”符号的适当量程位置上，旋动旋钮4，使4的箭头指在栏某一档上。选择档位时，以示值尽可能在中间刻度的位置为最佳。面板上l、10、100、1k、10k的符号表示倍率数，把表头的读数乘以倍率数，就是所测电阻的阻值。2)将两根表棒短接，旋转调零旋钮3，使表针指在电阻刻度的“0”刻度上，将两表笔短接，此时表针将打到栏“0”刻度上。表针如不在n栏“0”刻度点时，旋动电阻调零旋钮，使表针指在“0”刻度点。 此项调整在每次换档时均应进行一次。 若将旋钮2调到最大位置时，指针仍不能指到“0”刻度点(在“0”刻度点左侧，即有数值的一侧)，则说明该表的电池电压已不能满足要求，应更换上新电池。 3)用两表笔分别连接被测电阻的两个端头。表针则指示出一个读数，若示值过小或过大，则应调换成更合适的档位后再重新测量。测量读数倍数(档位)=检测值()例如图121(a)中所示，被测电阻值=46100=4600() 46(k4)测量完毕后，若还需接着使用，则注意防止两表笔相碰而短路；若不接着使用，则将旋钮2旋到交流电压最高档(ACV一500)处。此操作对以下3项测量过程也适用，这是为了防止因粗心大意去测量较高的交流电压时，忘记换档就去接电测量而将表烧毁。（）测量交流电压 测量交流电压接线如图1-21（b）所示。接线棒不分正负极，所需量程由被测电压的高低来决定，如果被测电压不知道，可选用表的最高量程500V，指针若偏转较小 再逐级调低，直到合适的测量范围，即指针指在标度尺1/3以上的位置。1)按估计被测电压值选择交流电压档位。例如测量三相电动机的电源线电压时，应在380V左右，则将旋钮2旋到ACV(或V一)500V档上。 2)用两表笔各接被测电压一端(如两个电源端)。注意防止触电，测试时应穿绝缘鞋或踩在与地绝缘的物体上，或戴绝缘手套。3)按所选档位的数值选择与其乘以10为倍数的刻度线（例如本例应选500或50的刻度线）， 目的是便于读数。根据所选档位和指针指示的ACV或(V)线的刻度，求得被测量的数值。如图121(b)中所示的示值为370V。(3)测量直流电压 测量直流电压接线如图12l(c)所示。测量直流电压时正负极不能接错，“+”插口的表棒接至被测电压的正极，“一”插口表棒接至被测电压的负极，不能接反，否则指针会因逆向偏转而被打弯。如果无法弄清被测电压的正负极。可选用较高的测量范围档，用两根表棒很快地碰一下测量点，看清表针的指向，找出被测电压的正负极。 1)按估计被测值选择直流电压档次，即将旋钮旋到DCV(或 V一)某档上。例如测量一节干电池时，应选择DCV一25V档。 2)确定被测电压的正、负极。 3)根据所选档次和表针指示值得出被测电压值。如图121(b)中所示为：档位是25V读DCVV刻度线，用125刻度时，指针所指数为70。 则被测值为：(25125)70=14(V) (4)测量直流电流如图121(d)所示，将转换开关转到标有“mA或“A”符号的适当量程位置上。如不清楚被测电流的大小，可将量程选定在大量程位置，然后视指针偏转大小调节到适当位置。注意万用表测量直流电流时的最大量程一般只有25A。 1)按估计的被测电流值设置旋钮的位置。 2)断开被测电路，并确定两断点的正、负。“+”表笔接电路正极端，“一”表笔接电路负极端，即将万用表串联在被测电路中。 3)按所选取档位及指针指示的DCVA刻度线上的读数，求得被测电流值。 如图121(d)中所示：档位是25mA，指针指在DCVA量程为125的刻度线的llO格处，则被测电流为：(25125)110=22(mA)。 4)将旋钮4旋到ACV一500V处。万用表使用注意事项(1)转换开关位置应选择正确 选择测量种类时，要特别细心，若误用电流档或电阻档测电压，轻则烧毁保险丝，重则烧毁表头。选择量程时也要适当，测量时最好使表针在量程的12到23范围内，读数较为准确。 (2)端钮或插孔选择要正确 红色表棒应插入标有“+”号的插孔内，黑色表棒应插入标有“一”号的插孔内。在测量电阻时，注意万用表内干电池的正极与面板上的“一”号插孔相连，干电池的负极是与面板上的“+”号插孔相连。 3)不能带电测量电阻当测量线路中的某一电阻时，线路必须与电源断开，决不能在带电的情况下用万用表的n档测量电阻值，否则可能会烧坏万用表。 (4)测量电路连接测量电压时表笔与被测电路并联，测量电流时表笔与被测电路串联。测量电阻时，表笔与被测电阻的两端相连。测量晶体管、电容等时应将其引出线插入面板上的指定插孔。 (5)根据测量对象观看标度尺读数万用表的表盘上有多条标度尺，应根据不同的测量对象，观看所对应的标度尺读数。同时要注意标度尺与量程档的配合，得到正确的测量值。 5其他注意事项 1)使用万用表测量时，要注意手不能触及测试棒的金属部分，以防止触电或影响测量结果。 2)不能用万用表欧姆档去直接测量检流计、微安表头、标准电池等仪器和仪表的内阻，否则很可能会损坏这些仪器仪表。 3)万用表转换开关在欧姆档时，不要把测试棒短接，以免浪费电池的电能或损坏万用表。 4)较长时间不使用电表时，应取出表内电池。 5)必须带电测量电压、电流时，应有人监护，并保持安全距离，不得用手触摸表笔的金属部分。 6)万用表每年检验一次，以确定其完好性与准确度。 三、钳形电流表钳形电流表是维修电工常用的一种电流表，可在不切断电路的情况下进行电流测量，使用方便。 1.钳形电流表使用方法 钳形电流表是根据电流互感器的原理制成的，如图1-22所示。 使用时，将量程开关转到合适位置，手持胶木手柄，捏紧钳形电流表扳手，用食指勾紧铁芯开关，便可打开铁芯，将被测导线从铁芯缺口引入到铁芯中央，然后，放松铁芯开关的食指，铁芯就自动闭合，在表上可直接读数。2使用钳形电流表注意事项1)钳形表不得测高压线路的电流，被测线路的电压不得超过钳形电流表所规定的额定电压，只限于被测电路的电压不超过600V，以防绝缘击穿和人身触电。 2)测量前应估计被测电流的大小，选择合适的量程，不可用小量程档测大电流。在测量过程中不得切换量程档，以免产生高压伤人和损坏设备，钳形电流表是利用电流互感器的原理制成的，电流互感器不准二次侧开路。 3)每次测量只能钳入一根导线；测量时应将被测导线钳人钳口中央位置，以提高测量的准确度；测量结束应将量程开关扳到最大量程位置，以便下次安全使用。 4)测量5A以下小电流时，为得到准确的读数，可将被测导线多绕几圈穿人钳口进行 测量，实际电流数值应为钳形表读数除以放进钳口内的导线根数。 5)测量时应注意相对带电部分的安全距离，以免发生触电事故。6)测量时应注意钳口夹紧，防止钳口不紧造成读数不准。 7)每年检验一次，不合格不得使用。 四、绝缘电阻表绝缘电阻的概念空载高压线路与大地之间没有任何的连接，但是当一旦在线路与地间施加电压，线路就有电流。这个电流称叫泄漏电流，为什么呢？带电体周围的物质称电介质，带电线路与大地间的电介质是空气，空气中由于紫外线，加热等原因总会有一些带电质点，在无电场作用时，电介质从宏观来看是成中性，但在电场的作用下，由于它们的极化或热运动和极性的分子顺电场方向排列等而出现了电流。绝缘电阻表，又称摇表，是用来测量大电阻和绝缘电阻的专用仪器，其外形如图123所示。它由一个手摇发电机和一个磁电式比率表两大部分构成，手摇发电机提供一个便于携带的高电压测量电源，电压范围在5005000V之间，磁电式比率表是测量两个电流比值的仪表，由电磁力产生反作用力矩来测量电器设备的绝缘电阻值。根据其测量结果，可以简单的鉴别电气设备绝缘的好坏。 绝缘电阻表常用绝缘电阻表的额定电压为500V、1000V、2500V等几种。它的标度尺单位是“兆欧”，用“M”表示。 1.绝缘电阻表使用 绝缘电阻表有三个接线端子，一个标有“线路”或“L”的端子(也称相线)接于被测设备的导体上；另一个标有“地”或“E”的端子接于被测设备的外壳或接地；第三个标有“屏蔽”或“G”端子接于测量时需要屏蔽的电极。 (1)绝缘电阻表选择 要根据所测量的电气设备选用绝缘电阻表的最高电压和测量范围。测量额定电压在500V以下的设备时，宜选用5001000V的绝缘电阻表；额定电压500V以上时，应选用0002500V的绡缘电阻表。2)绝缘电阻表使用方法 1) 使用前要检查指针的“0”与“”位置是否正确。检查方法是，先使“L”、“E”两端子开路，将绝缘电阻表放在适当的水平位置，摇动手柄至发电机额定转速(一般为120r/min)后，指针应指在“”位置上。如不能达到“”，说明测试用引线绝缘不良或绝缘电阻表本身受潮。应用干燥清洁的软布，擦拭“L”端与“E”端子间的绝缘，必要时将绝缘电阻表放在绝缘垫上，若还达不到“”值，则应更换测试引线。表放在绝缘垫上，若还达不到“”值，则应更换测试引线。然后再将“L”、“E”两端子短路，轻摇发电机，指针应指在“0”位置上。如指针不指零，说明测试引线未接好或绝缘电阻表有问题。 2)绝缘电阻表的测试引线应选用绝缘良好的多股软线，“L”、“E”两端子引线应独立分开，避免缠绕在一起，以提高测试结果的准确性。 3)在摇测绝缘时，应使绝缘电阻表保持额定转速，一般为120150rmin。测试开始时先将“E”端子引线与被测设备外壳与地相连接，待转动摇柄至额定转速后再将“L”端子引线与被测设备的测试极相碰接，待指针稳定后(一般为1min)，读取并记录电阻值。 在整个测试过程中摇柄转速应保持恒定匀速，避免忽快忽慢。测试结束时，应先将“L”端子引线与被测设备的测试极断开，再停止摇柄转动。这样做，主要是防止被测设备的电容对绝缘电阻表的反充电而损坏表针。 (3)绝缘电阻表测量绝缘电阻接线和方法 a)测量电动机的绝缘电阻 b) 测量电缆的 1.钢管 2导线c)测量照明或电力线路对地的绝缘电阻 1)测量照明或电力线路对地的绝缘电阻如图124(c)所示，E接线端可靠接地，L接线端与被测线路相连。 2)测量电动机的绝缘电阻，将绝缘电阻表的接地端E接机壳，L接线端接电机的绕组，如图124(a)所示，然后进行摇测。 3)测量电缆的绝缘电阻，测量电缆的线芯和外壳的绝缘电阻时，除将外壳接E，线芯接L外，中间的绝缘层还需和G相接，如图124(b)所示。测量时，转动手柄要平稳，应保持120rmin的转速。电气设备的绝缘电阻随着测量时间的长短不同，通常采用1 min后的指针指示为准，测量中如果发现指针指零，应停止转动手柄，以防表内线圈过热而烧坏。在绝缘电阻表停止转动和被测设备放电以后，才可用手拆除测量连线。 4)绝缘电阻表记录读数时，应同时记录当时的环境温度和湿度，便于比较不同时期的测量结果，分析测量误差的原因. 5)绝缘电阻表接线柱的引线，应采用绝缘良好的多股软线，同时各软线不能绞在一起。 2绝缘电阻表使用注意事项1)绝缘电阻表的发电机电压等级应与被测物的耐压水平相适应，以避免被测物的绝缘击穿。 2)禁止摇测带电设备，双回路架空线路或母线，当一路带电时，不得测量另一路的绝缘电阻，以防高压的感应电危害人身和仪表的安全。3)严禁在有人工作的线路上进行测量工作，以免危害人身安全。雷电时禁止用绝缘电阻表在停电的高压线路上测量绝缘电阻 . 4)在绝缘电阻表没有停止转动或被测设备没有放电之前，切勿用手去触及被测设备或绝缘电阻表的接线柱。 5)使用绝缘电阻表摇测设备绝缘时，应由两人担任。 6)摇测用的导线应使用绝缘线，两根引线不能绞在一起，其端部应有绝缘套。 7)在带电设备附近测量绝缘电阻时，测量人员和绝缘电阻表的位置必须选择适当，保持与带电体的安全距离，以免绝缘电阻表引线或引线支持物触碰带电部分。移动引线时，必须注意监护，防止工作人员触电8)摇测电容器、电力电缆、大容量变压器、电机等容性设备时，绝缘电阻表必须在额定转速状态下，方可将测量笔接触或离开被测设备，以免因电容放电而损坏仪表。 9)测量电器设备绝缘时，必须先断电，经放电后才能测量。 10)每年检验一次，不合格不得使用。五、接地电阻测量仪接地电阻通常用接地电阻测量仪(又称接地摇表)测量，（目前也有电子式接地电阻测量仪）。为保证测量的准确性，一般采用交流进行。一、接地电阻定义：有一接地电流I流入接地体（电极）时，接地体的电位比电流流入前升高V,则RDV/I，称为该接地电极的接地电阻。 图1 接地电阻的定义图2 构成接地电阻的要素 图3 电流通路的截面积 三、电流在大地中的分布 如图，电流在地中是以接地电极为中心，呈球形状扩散，靠近接地电极，截面积较小，大地呈现出一定的电阻；在电流不变的情况下，流通的面积越来越大，当距离接地极较远时电流流通的面积变得非常大（分母大），大地的电阻就变得可以忽略不计。理论上这一点在无限远处，工程上这个距离一般认为是20m左右。因此接地电阻实际上是指接地极附近大地的电阻。称以接地电极为中心，包含绝大部分接地电阻的部分叫电阻区域。由此看出：大地中只有电阻区域才起作用。在电阻区域的边沿找到零电位点，才能正确的测量出被测电极的电位升高。图4 电阻区域的电位分布 图5E电极与C电极靠近的情况如果两个电极的距离不够远，则如右图所示，两个电阻区域重叠很难找到零电位点，测量也就不容易准确。测量原理一、用交流测量精度较高，可以防止直流的电化作用。二、采用工频50Hz以外的频率，这样做可以使来自工频的感应信号被分离出去；频率也不能太高，因为频率太高，接线的电感和电容必须考虑，故一般采用f1kHz。三、如图交流电源提供电流I在E、P、C、回路中流过，在地中，电流 方向从E 到C ，电流I(A)使地面电位沿电极E、P、C、 方向变化，为方便起见设E为零电位点（参考点），则得到如图所示的电位分布。图6 接地电阻测量原理图图7 电位分布曲线图中显示了电流分布和等电位线，在电极E附近电位急剧增加，在中间地段变得平缓，在电极C附近又再度增加到等于施加电压，如果用电流分布说明这个现象，就是因为在E、C附近的电流密度大，使得电位的变化大，但中间段的电流密度小，所以电位的变化也小，甚至这种变化可以忽略不计。如果EC之间的距离不够长，则电位分布曲线没有水平部分，如果EC之间的距离足够长，则出现水平部分。反之，使电流电极离开主接地电极，直到电位分布曲线的中间出现水平部分，测量从水平部分到E点的电位差V再除以电流I就得到主接地电极的接地电阻。当EC距离不够长时，只有它们的中点是零电位，因此不容易正确测量到E点的电压，从 而使接地电阻的测量不准 。例：用Uep代替Uep计算出的电阻误差就会很大。 Uep Uep E P P 说明：1、两个接地极的电阻对测量无影响 2、若E、C间距离增大，则电位分布曲线会出现水平部分。（说明原因，电阻区域的概念） 3、测出VE，则RVE/I（欧） 4、为了使测量准确，注入接地电极的电流应足够大，一般需要520A左右，否则测量时会受到杂散电流的影响。四、单接地体的接地电阻测量 1测量接线 如图125(a)接线，当使用三端钮接地电阻测量仪时，将被测接地极E与表的端钮E相连，电位探棒P和电流探棒和c分别与端钮P、c连接后，将探棒P、c沿直线各相距20m插入地中。注意：E、P、C三点在一条直线上。四端钮测量仪作为三端钮测量仪使用时，应将C2、P2端子短接。如果测量小于 1 欧的接地电阻，应该用四端钮接地电阻测量仪。（C2、P2打开并同时接在接地极上，）这样可用减小连接导线对测量误差的影响。二、测量步骤1)拆开接地干线与接地体的