-常用电工仪表

北京市特种作业电工 （低压）
常用电工仪表
北京市特种作业电工 （低压） 主讲人：
第二章 常用电工仪表
第—节 常用电工仪表概述
一、常用电工仪表的分类和工作原理 (一)分类 (1)按照仪表的工作原理分 可分为磁电式仪表、电磁式仪表、电 动式仪表、整流式仪表、感应式仪表、数字式仪表等。仪表的类型 不问，其性能、特点、适用场合和价格都不相同。因此，按照工作 原理来确定仪表的类型，是选择仪表的主要依据。 (2)按照仪表的测量内容(即测量对象)分 可分为电压表、电流 表、电能表、功率表、功率因数表等。 (3)按照被测电流的性质分 可分为直流电表(简称直流表)和交 流电表(简称交流表)。除了直流表和交流表以外，还有一种交流直 流两用表。 (4)按照仪表的安装方式Байду номын сангаас 可分为安装式仪表和便携式仪表。
(二)电能表的接线 1．单相电能表的接线
2．三相电能表的接线 三相电能表有三相三线制电能表和三相四线制电能表 两个系列。
四、万 用 表 万用表是、一种多功能、多量程的仪表，是电工最常使用的仪表之一。万用表有指针 式和数字式两个基本类型，二者的功能和使用方法大体相同，但测量原理、结构和线路却 有很大差别，在性能上也各有特点，，传统的万用表都是指针式的，数字式万用表是近二 三十年发展起来的—种新型万用表。从目前的使用情况来看，还是以指针式居多。 (一)指针式万用表 1．万用表的功能 万用表又称多用表、三用表，是一种多功能的仪表。万用表都具备以下的功能：直流 电流，直流电压，交流电压和电阻，在每一个测量项目中，常常又分几个量程挡位，每个 挡位都对应不同的量程。这样，它就可以在较宽的范围内进行比较准确的测量。 (二)数字式万用表 数字式万用表是近30年发展起来的一种新型万用表。从外观上看，它与传统的指针式 万用表的明显区别是，它的显示部分采用了能够用数字来直接显示被测量的液晶元件。由 于数字显示可以很容易做到显示三位或四位有效数字，因此它的灵敏度和准确度都比指针 式万用表要高，它的附加功能也比指针式万用表要多些。另外，它的体积小．便于携带。 这些都是它的优点。其缺点是成本较高。 数字式万用表的转换开关、插孔和欧姆调零旋钮与指针式万用表基本上是一样的，在使用 方法上也大致相同。
六、钳形电流表
钳形电流表是便携式电流表的一种和普通的电流表相比， 钳形电流表无须断开导线便可在带负荷的情况下测量电流。钳 形电流表的使用方法很简单，它有一个可以随意张开的钳口。 测量时，使钳口张开，将被测导线放人钳口内，仪表即可显示 被测电流的数值。测完后，再把导线从钳口退出。钳形电流表 上有一个转换开关，用来选择钳形电流表的程。使用前，先估 计被测电流的大小，并选择比此值大一点的挡位。如果无法估 计被测电流的大小，则应选择量程的最大挡，然后逐挡下调。 钳形电流表在使用中要注意下列事项： ①使用前先进行外观检查，并视需要作机械调零； ②正确选择量程。如果需要变换量程，应把导线从钳口中退出， 再调整转换开关； ③测量时，尽量使钳形电流表平放； ④由于钳形电流表经常用于测量电源线，因此，在使用中要特 别注意安全，防止人身 触及带电部位，同时也要防止导线之间 发生短路。 ⑤不允许测量高压线及裸导线的电流。
直流电压表有极性，如果极性搞错，指针会反方向偏转，根本无法 测量。因此，直流电压表的接线端子必须标出极性。最普通的标注 方法是：—个接线端子标“+”；另—个接线端子标“—”。接线时， 标“+”的一端接被测电路的高电位端，“—”端接低电位端。
二、电 流 表
电流表的功能是测量导线中的电流。 电流表应串联在被测电路中。从电流表的接线方法可以知道，电 流表也有两个接线端子，被测导线被切断后，就接到这两个断口 处。电流从—端流入，从另一端流出，电流表的指示机构就显示 出被测电流的数值。
第二节 常用电工仪表的正确使用 一、电 压 表
电压表是最常用的电工仪表之一。根据被测电压的性质，电压表 分为交流电压表和直流电压表两个基本类型。要测电阻R两端的电 压，应当用导线把电压表接在电阻两端，这样，电阻两端的电压就 被引入了电压表。从接线方式上看，电压表和电阻是并联连接。又 如，要测量电动机的电源电压，就应当把电压表并联到电动机的两 根电源线上。 电压表就是一个用电器，但因在正确的使用方法之下，其内阻大， 所以通过的电流很小到几乎可以忽略不计，为了问题的简化，就不 考虑电压表的影响，不把它当用电器考虑。
三、电 能 表
电能表，过去称为电度表，是用来计量电能(用电量)的 电工仪表。它的测量机构是一个电压线圈和一个电流线圈， 绕在一个特定形状的铁心上，铁心的缝隙中有一个可转动 的圆形铝盘，当用电设备工作时，在电压线圈和电流线圈 的共同作用下，铝盘就会转动。通过传动机构，带动电能 表的计数器。目前流行的民用电能表大多数采用机械式计 数器，少数采用电子式计数器，通过数码管显示用电量。 铝盘的转速决定于用电器的功率大小，这样，计数器就能 准确地记录在—段时间内消耗的电能。观察铝盘的转动， 可以判断电能表是否正常工作。 (一)电能表的选择 选择电能表，要注意这样几个参数：相数、额定电压 和额定电流。
(3)电动系仪表 电动系仪表可以看成。是由磁电系仪表演变而来 的。电动系仪表的应用不如前面介绍的两种仪表广泛，例如，测 量电功率的功率表，就属于电动系仪表。 (4)整流系仪表 磁电系仪表加装整流装置，使得交流电通过整 流变成直流电，磁电系仪表也就变成了能够测量交流量的仪表了。 这种加上· 了整流装置的磁电系仪表称为整流系仪表。 (5)感应系仪表 常见的电能表即为感应系仪表。感应系仪表的 工作原理比较复杂，本书不作介绍。 二、仪表的准确度 仪表的准确度是用来说明仪表的准确程度。准确度越高的仪表， 测量的误差就越小。通常，仪表的准确度分成七个等级，分别是 0.1级、0.2级、0.5级、1级、1.5级、2.5级、5级。数值越大的仪 表，其测量误差也越大，准确度就越低。一般选用1～2.5级。
监督电力系统和各种各样的电气设备、元器件的运行状态，判断 它们性能的好坏，对故障进行检查、排除，都离不开电工测量仪表。
(5)按照仪表的使刚方式分 可分为垂直安装仪表和水平 使用仪表。 (6)按照仪表的准确程度分 可以划分成七个等级： (二)电工仪表的基本结构 各种类型的仪表可能有各种各样的差异，从常用电工 仪表的结构来看，可分成以下几个部分： (1)测量机构 这是仪表的核心部分，任何—种测量仪 表都不能缺少这一部分。 (2)指示机构 它是仪表的显示部分。最常见的指示机 构是采用类似钟表的形式，通过指针和刻度盘来显示被测 量的数值。另有一类电工仪表，用数码管作为指示机构， 直接把被测量的数值变换成十进制数字信息，这一类电工 仪表称为数字式仪表。
五、兆 欧 表 兆欧表就是用来测量电气线路和各种用电器的绝缘电阻值的仪表，由于兆欧表在使用 中要用手去转动摇把，因此习惯上称为绝缘摇表。在对电气线路和用电器作预防性试验和 进行检修时，都需要测量绝缘电阻,兆欧表也是电工经常使用的仪表之一。 (一)兆欧表的选用 表明兆欧表的规格的基本参数有两个：电压等级和测量范围。电压等级是兆欧表的最 基本的规格。目前使用的兆欧表的电压等级有三个等级：500V、1000V和2500V三种。 选用兆欧表，首先就要选择它的电压等级。如果电压等级选错了，测量结果将不可与要求 值进行比较。 测量范围指的是兆欧表所能够测量的从最小值到最大值的范围。从目前常用的兆欧表 来看，其测量范围是指除了“0”和“∞”以外的有效刻度。有少量的兆欧表，它能够测量 的绝缘电阻的最小值是1MΩ，这样的兆欧表，用来测量绝缘电阻的合格值小于1NΩ的设 备或线路，就不合适了。 (二)兆欧表使用前的检查 (1)外观检查 检查兆欧表各部分是否完好，表针是否灵活，手摇发电机是否旋转正常。 (2)开路试验 把兆欧表的两根测试线分开，按兆欧表的规定转速转动兆欧丧、这时， 相当于测量电阻为无穷大的电阻值．兆欧表的指针理所当然地应当指在无穷大的位置上。 否则，说明兆欧表的准确度不够。 (3)短路试验 把兆欧表的“L”和“E”端短接，按规定转速转动发电机，这时，兆欧表 的指针应当指在零的位置。否则，同样说明兆欧表不准。 1.测量电动机的绝缘电阻 2.测量低压电力电缆绝缘电阻 3.测量低压电容器的绝缘电阻
(1)相数 电能表有单相和三相之分，三相电能表又有三相三线电 能表和三相四线电能表的区别。三相三线电能表用在三相三线系统 中，三相四线电能表用在三相四线系统或者三相五线系统中。因此， 在选择电能表时，必须弄清楚电力系统的相数和线数， (2)额定电压 单相电能表的额定电压绝大多数都是220V，但 也 有少数单相电能表的额定电压是380V、llOV或36V。三相电能表的 额定电压有IOOV和380V的：三相三线电能表和三相四线电能表额 定电压的标注方法是不一样的，三相三线电能表额定电压标的 是380V，而三相四线电能表额定电压的标注是380V／220V或 1OOV，这可以帮助我们区分这两种电能表。 (3)额定电流 电能表的额定电流通常标有两个数值，后边—个被 括在括号内，电能表的额定电流是指括号前的数字。电能表的额定 电流应当不小于被测电路的最大负荷电流。 · 测量大电流的电路，与电流表一样，也要通过电流互感器来扩 大电能表的量程。当电能表通过电流互感器来扩大量程时，电能表 的额定电流应选为5A，这时的用电量，应为电能表所记录的数值与 电流互感器变比的乘积。
(3)反作用机构 反作用机构配合指示机构工作。最常见的反作用 机构由弹簧构成。 (4)阻尼机构 它的作用是在测量时，让仪表的指针尽快地停止 在稳定位置。没有这一部分，仪表在工作时，指针就会摆动不止， 影响测量工作， 上面介绍的这几个机构是常用电工仪表的基本组成部分。另有 一些电工仪表，例如电能表，由于它的结构比较特殊。 (三)仪表的工作原理 (1)磁电系仪表 通电导体在磁场中会因受力而运动，而且电流 越大，受力也越大。利用这样—种电磁现象制造的仪表称为磁电系 仪表，磁电系仪表的突出特点是灵敏度和准确度都很高，然而它只 能测量直流量，而不能测量交流量。磁电系仪表主要用来制作直流 电流表和电压表。 (2)电磁系仪表 电磁系仪表中，磁场不是由永久磁铁建立，而 是由通电线圈建立。线圈中的电流越大，产生的磁场也越强，对铁 的吸引力也越大。与磁电系仪表相比，电磁系仪表的准确度和灵敏 度都比较差，但是，它能够测量交流量，而且价格便宜 因此，在 对于准确度要求不是很高的情况厂，电磁系仪表有着广泛的应用。
在用电流表测量电流时，有时候需要测量的电流常常大大超过电流 表的量程，这就要通过扩大仪表的量程来解决。扩大交流电流表的 量程，采用电流表配用电流互感器的方法。电流互感器的基本结构 是在一个闭合的铁心上绕有两个线圈，—次线圈的两个接线端子稍 为Ll和L2,二次线圈的两个接线端子称为Kl和K2。接线时，将被测 导线断开，两端分别接到电流互感器的一次线圈两端(L1和L2)，二 次线圈的两端K1和K2则接到电流表上。电流互感器在工作时，一 次线圈流过被测电流，称为电流互感器的一次电流，记为I1。通过 电磁感应，会在二次线圈小产生感应电动势，并经电流表构成回路， 产生二次电流，记为I2，流过电流表的正是这个电流。 电流互感器的一次绕组的额定电流常用的标准数值有：50A、 75A、100A、150A、200A、300A、400A、600A等。一般按 照计算电流或平均电流的1.5倍来选择电流互感器。
钳口在测量时闭合要紧密，闭合后如有杂音，可打开钳口 重复再做一次，若杂音仍不能消除时，应检查磁路上各接 合面是否光洁，有尘污时要擦拭干净。
七、接地电阻测试仪
接地电阻测试仪是用来测量接地体的接地电阻的仪表。 从外观上看，接地电阻测试仪有三接线端子和四接线 端子两种，它们的使用方法是一样的，只是端子的名称和 接线方法略有区别。三接线端子接地电阻测试仪的端子名 称是C、P、E，四接线端子的名称是C1、C2、P1、P2。 以四接线端子的接地电阻测试仪为例，接线方法见图。接 地电阻测试仪靠近被测接地体放置，从测试仪的P2C2端 引出一根测试线，接到被测接地体的引线上；在被测接地 体外20m处设一个辅助接地极P，称为电位极，并用一根 测试线接到测试仪的“P1”端；此线称为20m线；再在延 长线上，距被测接地体外40m处同样设一个辅助接地极 C，，称为电流极。也用一根测试线接到测试仪的“C，” 端，这根线称为40m线，接线工作即告完成。