电工仪表与测量(第四版)第五章

• 用万用表估测被测电阻值，选择适当的倍率挡。 如估测电阻值为几欧时，倍率选×100挡；估
测电阻值为零点几欧时，倍率选×10挡；估测
电阻值为零点零几欧时，倍率选×1挡等。 • 测量时，倍率选择务必正确，否则会产生很大 的测量误差，从而失去精确测量的意义。
步骤4
接通电路，调节电桥倍率 使之平衡
• 先按下电源按钮，再按下检流计按钮，观察检 流计指针偏转情况。若检流计指针向“+”方向 偏转，应增大读数盘读数，反之，则应减小读 数盘读数。如此反复调节，直至检流计指针指 零。
步骤1
电桥调试
• 打开检流计机械锁扣，调节调零器使指针指在 零位。 注意：
发现电桥电池电压不足应及时更换，否则将影 响电桥的灵敏度。
当采用外接电源时，必须注意电源的极性。将 电源的正、负极分别接到“＋”、“－”端钮， 且不要使外接电源电压超过电桥说明书上的规 定值。
步骤2
接入被测电阻
• 接入被测电阻时，应采用较粗较短的导线连接。 接线间不得绞合，并将接头拧紧。
• 测量具有大电容设备的绝缘电阻，读数后不能 立即停止摇动兆欧表，以防止已充电的设备放 电而损坏兆欧表。此时应在读数后一边降低手 柄转速，一边拆去接地线。在兆欧表停止转动 和被测物充分放电之前，不能用手触及被测设 备的导电部分。 • 测量设备的绝缘电阻时，应记录测量时的温度、 湿度、被测设备的状况等，以便于分析测量结 果。 • 测量绝缘电阻的结果如超过规定值，应及时进 行处理，否则可能发生人身和设备的安全事故。
• 被测电阻Rx接在“L”与“E”端钮之间。 • 摇动直流发电机的手柄，发电机两端产生较高 的直流电压，线圈1和线圈2同时通电。 • 通过线圈1的电流Il与气隙磁场相互作用产生转 动力矩M1；通过线圈2的电流I2也与气隙磁场相 互作用产生反作用力矩M2，M1与M2方向相反. • 由于气隙磁场是不均匀的，所以转动力矩M1不 仅与线圈1的电流I1成正比，而且还与线圈1所 处的位置（用指针偏转角α表示）有关。
二、ZC25型兆欧表简介
• ZC25型携带式兆欧表适用于测量各种电 机、电缆、变压器、电讯元器件、家用 电器和其他电器设备的绝缘电阻。 • 该表内部采用手摇交流发电机，然后通 过整流滤波电路将交流电转换成仪表所 需要的直流电压。 • ZC25型兆欧表目前主要生产四种规格， 可根据需要选择不同规格的兆欧表。
接地的基本知识
• 测量时，调 节倍率旋钮 和Rn的调节 旋钮使电桥 平衡，检流 计指零。 • 被测电阻＝ 倍率数×读 数盘读数。
三、直流双臂电桥的使用与维护
测量电阻的步骤：
1. 电桥调试 2.接入被测电阻 3.估测被测电阻，选择比例臂 4. 接通电路，调节电桥比例臂使之平衡 5. 计算电阻值 6. 关闭电桥
7. 电桥保养
QJ23型直流单臂电桥电路图
QJ23型直流单臂电桥外形图
比较臂
外接电源
被测臂
检 流 计 连 接 片
（a）
比例臂
检流计
电源按钮
检流计按钮
三、直流单臂电桥的使用与维护
测量电阻的步骤：
1. 电桥调试 2. 估测被测电阻，选择比例臂 3. 接入被测电阻 4. 接通电路，调节电桥比例臂使之平衡 5. 计算电阻值 6. 关闭电桥
步骤2
估测被测电阻，选择比例臂
• 选择适当的比例臂，使比
例臂的四挡电阻都能被充
分利用，以获得四位有效
数字的读数。
• 若估测电阻值为几千欧时，比例臂应选×1挡； 估测电阻值为几十欧时，比例臂选×0.01挡；估测 电阻值为几欧时，比例臂选×0.001挡。
步骤3
• 接入被测电阻
接入被测电阻
时，应采用较
ZC25型兆欧表内部线路图
线路端钮L 接地端钮E
屏蔽端钮
ZC25型兆欧表外形图
三、兆欧表的选择、使用与维护
• 选择兆欧表 • 兆欧表的接线
• 检查兆欧表
步骤1 选择兆欧表
选择兆欧表的原则：
• 一是其额定电压一定要与被测电气设
备或线路的工作电压相适应。 • 二是兆欧表的测量范围要与被测绝缘 电阻的范围相符合，以免引起大的读 数误差。
接地摇表法 接地电阻
准确度较高，尤其适用 于测量接地电阻
伏安法测量直流电阻
• 把被测电阻接上直流电源，然后用电 压表和电流表分别测得电阻两端的电 压UX和通过电阻的电流IX，再根据欧 姆定律计算出被测电阻的方法，称为 伏安法。
• 电压表前接电路：适用于被测电阻很大 （远大于电流表内阻）的情况。
电压表前接电路
步骤6
关闭பைடு நூலகம்桥
• 先断开检流计按钮，再断开电源按钮。 然后拆除被测电阻，最后锁上检流计机 械锁扣。 • 对于没有机械锁扣的检流计，应将按钮 “G”按下并锁住。
步骤7
电桥保养
• 每次测量结束，将盒盖盖好，存放于干燥、 避光、无震动的场合。 • 发现电池电压不足应及时更换，否则将影响 电桥的灵敏度。 • 当采用外接电源时，必须注意电源极性。 • 不要使外接电源电压超过电桥说明书上的规 定值。 • 搬动电桥时应小心，做到轻拿轻放，否则易 使检流计损坏。
兆欧表的工作原理
• 兆欧表指针的偏转角α 只取决于两个线
圈电流的比值，而与其他因素无关。所
以兆欧表能够克服手摇发电机电压不太
稳定而对仪表指针偏转角产生影响的缺
点。
• 由于I 的大小一般不变，而随被测绝缘电
2
阻Rx的改变而变化，所以可动部分的偏
转角α 能直接反映被测绝缘电阻的数值。
兆欧表的标度尺
注意：兆欧表的标度尺为反向刻度
磁电系比率表以及测量线路组成。手摇直
流发电机的额定电压主要有500V、1 000V、
2 500V等几种。
兆欧表内部构造示意图
倍压整流电路
• 目前生产的兆欧表许多 也采用手摇交流发电机， 输出的交流电压经过倍 压整流后供给测量线路 使用。 • 但是不论采用何种电源， 最终都要转换成直流电 压。
兆欧表的工作原理
为满足校正项等于零的条件，双臂电桥
在结构上采取了以下措施：
1．将R1与R3、R2与R4采用机械联动的调节装 置，使R3／R1的变化和R4／R2的变化保持同 步，从而保证校正项等于零。 2．连接Rn与Rx的导线，尽可能采用导电性良好 的粗铜母线，使r→0。
消除接触电阻和接线电阻的影响
二．QJ103型直流双臂电桥简介
第五章
电阻的测量
第一节 第二节
第三节
第四节
第五节
第一节
电阻测量方法的分类
一、按获取测量结果的方式分类
直接法 万用表测量电阻，兆 采用直读式仪表测量电阻 欧表测量电阻 采用比较仪表测量电阻 先测量与电阻有关的量， 然后通过有关的公式计算 出被测电阻 用直流电桥测量电阻
比较法
间接法
伏安法测量电阻
二、按所使用的仪表分类
RX
R2 Rn R1
• 调节各桥臂电阻，使检流计指零，即 IP＝0，此时I1＝I2，I3＝I4。 • 列方程组求得：
校正项
`
R3 R4 R2 rR2 RX Rn ( ) R1 r R3 R4 R1 R2
电桥平衡时，被测电阻RX ＝比例臂倍率×比较臂读数
直流双臂电桥结构的特点
（1）被测电阻有电流端钮和电位端钮时，要与
电桥上相应的端钮相连接。同时要注意电位端
钮总是在电流端钮的内侧，且两电位端钮之间
的电阻就是被测电阻。
（2）如果被测电阻（如一根导线）没有电流端
钮和电位端钮，则可下图自行引出电流端钮和 电位端钮，然后与电桥上相应的端钮相连接。
步骤3
估测被测电阻， 选择比例臂
思考与练习
• 为什么不能用万用表欧姆挡测量电气设备的绝 缘电阻?
• 已知兆欧表的指针偏转角α与电源电压无关， 为什么又要求其电源电压不能太低?
• 选用兆欧表时，为什么要求兆欧表的额定电压 要与被测电气设备的工作电压相适应？ • 兆欧表应如何接线?“G”屏蔽端子的作用是什么?
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第五节
接地电阻测量仪
表笔 分开
兆欧表的开路试验
步骤3 检查兆欧表
表笔
短接
• 短路试验将端钮 L和E短接，缓 慢摇动手柄，观 察指针是否指在 标度尺的“0”位 置。
兆欧表的短路试验
测量时兆欧表的操作方法
使用兆欧表的注意事项
• 测量绝缘电阻必须在被测设备和线路停电的 状态下进行。对含有大电容的设备，测量前 应先进行放电，测量后也应及时放电，放电 时间不得小于2min，以保证人身安全。 • 兆欧表与被测设备间的连接导线不能用双股 绝缘线或绞线，应用单股线分开单独连接。 • 摇动手柄时应由慢渐快至额定转速120r／min。 在此过程中，若发现指针指零，应立即停止 摇动手柄，避免表内线圈因发热而损坏。
7. 电桥保养
步骤1 电桥调试
• 打开检流计机械锁扣，调节 调零器使指针指在零位。
• 注意：
（1）发现电桥电池电压不足 应及时更换，否则将影响电 桥的灵敏度。 （2）当采用外接电源时，必须注意电源的极性。 将电源的正、负极分别接到“+”、“－”端钮，且 不要使外接电源电压超过电桥说明书上的规定值。
• 由于双臂电桥在工作时电流较大，要求上述调 节过程中动作要迅速，以免电池耗电量过大。 另外，如果被测电阻不含电感，则可同时按下 或松开电源按钮和检流计按钮。
步骤5
计算电阻值
计算公式： 被测电阻值＝比例臂读数×比较臂读数
步骤6
关闭电桥
• 先断开检流计按钮，再断开电源按钮。 然后拆除被测电阻，最后锁上检流计机 械锁扣。 • 对于没有机械锁扣的检流计，应将按钮 “G”按下并锁住。
思考与练习
• 单臂电桥法和双臂电桥法的优点是什么？ 缺点是什么？欲精确测量一段短导线的 电阻，应采用哪种方法测量？ • 电桥平衡的条件是什么?电桥平衡时有哪 些特点? • 简述用直流单臂电桥测量约为918Ω电阻 的步骤。
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第三节
电工指示仪表的误差和准确度
一、直流双臂电桥的构造和 工作原理
步骤2 兆欧表的接线
• 兆欧表有三个接线端钮，分别标有L
（线路）、E（接地）和G（屏蔽），
使用时应按测量对象的不同来选用。
当测量电力设备对地的绝缘电阻时，
应将L接到被测设备上，E可靠接地即
可。
步骤3 检查兆欧表
• 开路试验在兆欧 表未接通被测电 阻之前,摇动手柄 使发电机达到 120r/min的额定 转速,观察指针是 否指在标度尺 “∞”的位置。
测量方法 万用表法 适用范围 中电阻 优 点 缺 点 测量误差较大 直接读数，使用方便
伏安法
兆欧表法 单臂电桥法 双臂电桥法
中电阻
大电阻 中电阻 小电阻
能测量工作状态下元器 测量误差较大， 件的电阻值，尤其适用 测量结果需计 于对非线性元件电阻的 算 测量 直接读数，使用方便 准确度高 准确度高 测量误差较大 操作麻烦 操作麻烦 操作麻烦
步骤7
电桥保养
• 每次测量完毕后，将仪表盒盖盖好，存
放于干燥、避光、无振动的场合 。
思考与练习
• 为什么直流双臂电桥能够用于测量 小电阻? • 直流双臂电桥在结构上采用了哪些 措施? • 简述用直流双臂电桥测量电阻的步 骤。
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第四节
兆欧表
一、兆欧表的构造及工作原理
兆欧表是一种专门用来测量电气设备 绝缘电阻的便携式仪表。 一般的兆欧表主要由手摇直流发电机、
粗较短的导线
连接，并将接
头拧紧。
步骤4 接通电路， 调节电桥比例臂使之平衡
• 测量时应先按下电源按钮， 再按下检流计按钮，使电
桥电路接通。
• 若检流计指针向“+”方向偏转，应增大比较臂 电阻，反之，则应减小比较臂电阻。如此反复
调节，直至检流计指针指零。
步骤5
计算公式：
计算电阻值
• 被测电阻值＝比例臂读数×比较臂读数
• 电压表后接电路：适用于被测电阻很小 （远小于电压表内阻）的情况。
电压表后接电路
用伏安法测量电阻，不但需要计 算，而且测量误差较大，但它能在通 电的工作状态下测量电阻，这在有些 场合是很有实际意义的。如测量非线 性元件（二极管、三极管等）的电阻 时就十分方便。另外，二极管和三极 管的特性曲线也可以通过伏安法绘制 出来。
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第二节
直流单臂电桥
一、直流单臂电桥的构造和 工作原理
被测臂
比例臂
比例臂
电桥平衡时：
比较臂
RX ＝比例臂倍率×比较臂读数
提高电桥准确度的条件
标准电阻R2、R3、R4的准确度要高； 检流计的灵敏度也要高，以确保电桥真
正处于平衡状态。
二．QJ23型直流单臂电桥简介
• QJ23型的比例臂R2／R3由八个标准电阻 组成，共分为七挡，由转换开关SA换接。 • 比较臂R4由四个可调标准电阻组成，它 们分别由面板上的四个读数盘控制，可 得到从0～9 999Ω范围内的任意电阻值， 最小步进值为1Ω。