第十九章

電工測量

第一節電工儀表的種類（1）按照工作原理，電工儀表分為磁電系、電磁系、電動系、感應系等儀表。磁電系儀表由固定的永久磁鐵、可轉動的線圈及轉軸、游絲、指針、機械調零機構等組成。磁電式儀表的靈敏度和精確度較高、刻度盤分度均勻。磁電式儀表多用來制作攜帶式電壓表、電流表等表計。電磁系儀表由固定的線圈、可轉動的鐵芯及轉軸、游絲、指針、機械調零機構等組成。電磁式儀表過載能力強，可直接用于直流和交流測量。電磁式儀表的精度較低；刻度盤分度不均勻；容易受外磁場干擾，結構上應有抗干擾設計。電磁式儀表常用來制作配電柜用電壓表、電流表等表計。電動系儀表由固定的線圈、可轉動線圈及轉軸、游絲、指針、機械調零機構等組成。電動式儀表可直接用于交、直流測量；精度較高。電動式儀表常用來制作功率表、功率因素表等表計。感應系儀表由固定的開口電磁鐵、永久磁鐵、可轉動鉛盤及轉軸、計數器等組成。感應式儀表用于計量交流電能。

（2）按精度等級，電工儀表分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等七級。（3）

按照測量方法，電工儀表主要分為直讀式儀表和比較式儀表。前者根據儀表指針所指位置從刻度盤上直接讀數，如電流表、萬用電表、兆歐表等。后者是將被測量量與已知的標準量進行比較來測量，如電橋、接地電阻測量儀等。第二節電流和電壓的測量

電流的測量1.儀表形式和量程的選擇（1）測量直流時，可使用磁電式、電磁式或電動式儀表，由于磁電式的靈敏度和準確度最高，所以使用最為普遍。（2）測量交流時，可使用電磁式、電動式或感應式等儀表，其中電磁式應用較多。（3）要根據待測電流的大小來選擇適當的儀表，例如安培表、毫安表或微安表。電流表2.

測量電流的接線（1）直流電流的測量：測量直流電流時，要注意儀表的極性和量程。（2）交流電流的測量：電流表的內阻越小，測出的結果越準確。測量直流電流通常采用磁電式電流表，測量交流電流主要采用電磁式電流表。電流表必須與被測電路串聯，否則將會燒毀電表。此外，測量直流電流時還要注意儀表的極性。電壓的測量1.電壓表的形式和量程的選擇電壓表和電流表在結構上基本上是一樣的，只是儀表的附加裝置和在電路中的接法有所不同。測量直流電壓通常采用磁電式電壓表，測量交流電壓主要采用電磁式電壓表。電壓表必須與被測電路并聯，否則將會燒毀電表。此外，測量直流電壓時還要注意儀表的極性。電壓表

1.

接線方式測量電路的電壓時，應將電壓表并聯在被測電壓的兩端，使用電磁式儀表測量直流電壓時，還要注意儀表接線鈕上的“+”“-”極性標記，不可接錯。第三節功率與電能測量

一、功率的測量由于交流電功率P=UIcosф,所以一定要用電動式或感應式瓦特表來測量，而不能用一個電壓表和一個電流表來測量。使用瓦特表的注意事項在測量中，可能出現一種情況，即瓦特表的接法是正確的，而指針卻反轉，這是由于功率的實際輸送方向與預期的方向相反的緣故，這時應把電流線圈的兩端換接一下，以便取得正的讀數。但是，不應該去換接電壓表線圈的兩個端線。測量功率時采用電動式儀表。測量時將儀表的固定線圈與負載串聯，反映負載中的電流，因而固定線圈又叫電流線圈；將可動線圈與負載并聯，反映負載兩端電壓，所以可動線圈又叫電壓線圈。直流和單相交流功率的測量一表法：用一個單相功率表測得一相功率，然后乘以3即得三相負載的總功率。二表法：用兩只單相功率表來測量三相功率，三相總功率為兩個功率表的讀數之和。若負載功率因數小于0.5，則其中一個功率表的讀數為負，會使這個功率表的指針反轉。為了避免指針反轉，需將其電壓線圈或電流線圈反接，這時三相總功率為兩個功率表的讀數之差。三表法：用3只單相功率表來測量三相功率，三相總功率為3個功率表的讀數之和。用二元功率表和三元功率表測量三相總功率，三相總功率均可直接從表上讀出。二、電能的測量

測量電能使用電能表，用電動式直流電能表測量直流電能，用感應式交流電能表測量交流電能。交流電能表分單相、三相兩種。一電能表測量原理和技術參數1.

組成和原理電能表由驅動機構、制作元件和積算機構組成。2.

主要技術參數電度表也叫千瓦小時表，通常用KWh表示，是度量累計電能的一種儀表。(一)單相電度表基本結構電度表采用感應式測量機構，感應式測量機構只能測量交流電路。各類感應式電度表基本結構大同小異。感應式電度表結構示意圖圖中包括以下主要部分:1.驅動部件即產生轉動力矩的元件；包括固定線圈和可動鋁盤。固定線圈有電壓線圈1，與負載并聯。電流線圈2與負載串聯；2.制動元件為使鋁盤在不同轉動力矩作用下能產生不同轉速，需要一個與速度成一定比例的制動力矩，電度表制動力矩由永久磁鐵5與鋁盤組成。因此永久磁鐵產生的制動力矩方向總是與轉動力矩方向相反；(一)單相電度表基本結構感應式電度表結構示意圖3.積算機構用來計算電度表鋁盤的轉數，以實現電能的測量和積算。它包括安裝在軸上的蝸桿6、蝸輪7、計數器——齒輪和字輪。此外還有軸承、支架、接線盒等。(二)工作原理電壓線圈接通交流電壓后，產生交變磁通和，穿過鋁盤，稱為工作磁通，不穿過鋁盤而自行閉合，稱為非工作磁通，用來調整電度表運行的準確性。電流線圈通入交流電流后，產生交變磁通，稱為電流磁通，兩次穿過鋁盤。三個交變磁通，及，實際是一個磁通，穿過鋁盤時，分別產生感應渦流。磁通與渦流之間相互作用，產生電磁轉矩，驅使鋁盤轉動。鋁盤的轉速與負載功率成正比，而在一段時間內累積的鋁盤轉數，總是與此段時間內的被測電能成正比。電度表的原理圖電能的測量驅動機構用來產生轉動力矩，包括電壓線圈、電流線圈和鋁制轉盤。當電壓線圈和電流線圈通過交流電流時，就有交變的磁通穿過轉盤，在轉盤上感應出渦流，渦流與交變磁通相互作用產生轉動力矩，從而使轉盤轉動。電度表制動機構用來產生制動力矩，由永久磁鐵和轉盤組成。轉盤轉動后，渦流與永久磁鐵的磁場相互作用，使轉盤受到一個反方向的磁場力，從而產生制動力矩，致使轉盤以某一轉速旋轉，其轉速與負載功率的大小成正比。積算機構用來計算電度表轉盤的轉數，以實現電能的測量和計算。轉盤轉動時，通過蝸桿及齒輪等傳動機構帶動字輪轉動，從而直接顯示出電能的度數。單相電能表的額定電壓多為220V。三相電能表的額定電壓為380V（三相兩元件）、380/220V（三相三元件）及110V（高壓計量用）。電能表的額定電流有1A、2A、3A、5A、10A等很多等級。

二電能表接線三相電能表按正相接線；經互感器接線者極性必須正確單相電度表接線時，電流線圈與負載串聯，電壓線圈與負載并聯。單相電度表共有四根連接導線，兩根輸入，兩根輸出。電流線圈及電壓線圈的電源端應接在相（火）線上，并靠電源側。

第四節

萬用表

一、萬用表的工作原理萬用表又名萬能表、繁用表，是一種多用途、多量限德直讀式儀表。一般萬用表可用來測量直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻等。有的萬用表還可以測量交流電流、電感、電容及晶體管德電流放大系數等參數。萬用表使用簡單，攜帶方便，是電工、電訊工作人員的常備工具，可用來檢測電路及各種電器設備的參數。(二)萬用表基本使用方法1.使用前的準備（1）檢查機械零點，若指針未指示零位，可調節機械調零旋鈕，使指針指于零位；（2）紅表筆插在“+”插孔，黑表筆插于“-”插孔；2.測量直流電壓（1）將轉換開關旋至“”檔位，正確選擇量程，所選量程應大于被測電壓，若不知被測電壓大小時，則應先以最大量程測試，然后逐次旋至適當量程上（使指針接近滿刻度或大于2/3刻度為宜）；V第九章常用電工儀表與安全用電第一節常用電工儀表（2）萬用表并接于被測電路，且注意極性，即紅表筆接高電位端，黑表筆接低電位端；（3）正確讀數。在標有“-”或“DC”符號的刻度線上讀取數據。3.測量交流電壓（2）萬用表并接于被測電路，沒有極性之分；（1）將轉換開關旋至“”檔位，正確選擇量程，方法與測量直流電壓相同；V第九章常用電工儀表與安全用電第一節常用電工儀表（3）正確讀數。在標有“~”或“AC”符號的刻度線上讀取數據。4.測量直流電流（1）將轉換開關旋至“mA”檔位，正確選擇量程，方法與測量交直流電壓相同；（2）萬用表串接于被測電路，并注意極性，即應使電流從紅表筆端流入，由黑表筆端流出；第九章常用電工儀表與安全用電第一節常用電工儀表（3）正確讀數。在標有“-”或“DC”符號的刻度線上讀取數據。5.測量電阻（3）將表筆接于電阻兩端進行測量；被測電阻=刻度線示數倍率（2）調節零點。將兩表筆短接，調節“調零旋鈕”，使指針指在0

刻度線上。每次換檔后必須調零；（1）將轉換開關旋至“”檔位，正確選擇量程，即盡量使指針指在刻度線的中間部分。若不知被測電阻大小時，可選高檔位測試一下，然后選擇合適的檔位；（4）正確讀數。在標有“”符號的刻度線上讀取數據在乘以轉換開關所在檔位的倍數。即第九章常用電工儀表與安全用電第一節常用電工儀表(三)使用萬用表注意事項（1）不允許帶電測量電阻；（3）讀數時視線應與表盤垂直。視線、指針和刻度線應在同一直線上，以提高讀數的準確度；（4）正確使用有效數字，應讀到估計值位；（2）決不可誤用“”檔或“mA”檔測量電壓；（5）為防止操作失誤、選檔不當而損壞儀表，一般在萬用表使用完畢后，應將轉換開關旋至交流電壓檔的最大量程上。第九章常用電工儀表與安全用電第一節常用電工儀表

測量直流電壓：--首先估計一下被測電壓的大小，然后將轉換開關撥至適當的V量程，將正表棒接被測電壓“+”端，負表棒接被測量電壓“-”端。然后根據該擋量程數字與標直流符號“DC-”刻度線（第二條線）上的指針所指數字，來讀出被測電壓的大小。如用V300伏檔測量，可以直接讀0-300的指示數值。如用V30伏檔測量，只須將刻度線上300這個數字去掉一個“0”，看成是30，再依次把200、100等數字看成是20、10既可直接讀出指針指示數值。例如用V6伏檔測量直流電壓，指針指在15，則所測得電壓為1.5伏。

測量直流電流：--先估計一下被測電流的大小，然后將轉換開關撥至合適的mA量程，再把萬用表串接在電路中，如圖所示。同時觀察標有直流符號“DC”的刻度線，如電流量程選在3mA檔，這時，應把表面刻度線上300的數字，去掉兩個“0”，看成3，又依次把200、100看成是2、1，這樣就可以讀出被測電流數值。例如用直流3mA檔測量直流電流，指針在100，則電流為1mA。

測量交流電壓：--測交流電壓的方法與測量直流電壓相似，所不同的是因交流電沒有正、負之分，所以測量交流時，表棒也就不需分正、負。讀數方法與上述的測量直流電壓的讀法一樣，只是數字應看標有交流符號“AC”的刻度線上的指針位置。二、使用方法萬用表雖然具有多用途、多量程的優點，但如果使用不當，選擇或接線錯誤，即可能帶來燒表或觸電的危險。1.正確接線萬用表面板上的插孔（或接線柱）都有極性標記。正確的接線是：紅表筆應插入標有“+”號的插孔，黑表筆應插入標有“-”號的插孔。測量直流電壓或直流電流時，應注意被測量的極性和儀表的極性保持一致，防止因極性接反而燒壞表頭或撞壞表針。如果不清楚電路的正、負極，可先做實驗性判斷，即將萬用表的轉換開關切換到直流電壓最大量程檔，將一支表筆接至被測電路的任意一極上，然后將另一支表筆在線路另一極上輕輕一碰，隨即離開，同時觀察表針擺動方向。若表針正向偏轉，則紅表筆所接為正極，黑表筆所接為負極；反之，黑表筆所接為正極、紅表筆所接為負極。用歐姆檔去判斷二極管的極性時，應記住其“+”插孔是接自內附電池的負極，而“－”插孔是接自正極。有些萬用表還有交、直流2500V的高壓測量插孔。使用時，黑表筆仍插入“－”插孔，紅表筆則插入2500V的插孔。2.正確選擇檔位測量檔位包括測量對象的選擇及量程的選擇。應根據不同測量對象，選擇轉換開關的檔位。如需要測量交流電壓，應將轉換開關旋轉到交流檔位置。有的萬用表（如500型）面板上有兩個轉換開關：一個是改變被測物理量，一個是改變量程的。使用時，應先選擇被測物理量的檔位，后選擇量程檔位。3.正確選擇測量量程選擇好測量物理量種類的檔位后，就應正確選擇測量的量程。如果測量前不便估計被測量的大致范圍，可以從大量程開始實驗性測量，盡量使儀表指針指示在滿刻度二分之一以上的位置。這樣，測量的結果就會比較準確。4.正確操作轉換開關測量中序號切換轉換開關時，應當先停止測量。不要在帶電的情況下進行，特別是帶高壓電、大電流的情況下切換，會使轉換開關燒壞損壞。5.正確讀數萬用表的刻度盤上有許多條標度尺，分別用于不同的測量對象。測量時要在相應的標度尺上讀取數據。直流電流和交流電壓，共用一條標度尺，刻度是均勻的。6、正確使用歐姆擋⑴選擇適當的倍率⑵調零

今以DT—830型數字萬用表為例來說明它的測量范圍和使用方法。1.測量范圍(1)直流電壓：

200mV、2V、20V、200V、1000V。(2)交流電壓：

200mV、2V、20V、200V、750V。(3)直流電流：

200A、2mA、20mA、200mA、10A。(4)交流電流：

200V、2mA、20mA、200mA、10A。(5)電阻：

200、2K

、20K、200K、2M、20M。DT-830型萬用表的面板圖2.面板說明第九章常用電工儀表與安全用電第一節常用電工儀表

(2)電源開關使用時將開關置于“ON”位置；使用完畢置于“OFF”位置。

(3)轉換開關用以選擇功能和量程。根據被測的電量(電壓、電流、電阻等)選擇相應的功能位；按被測量程的大小性選擇合適的量程。

(4)輸入插座將黑色測試筆插入“COM”的插座。紅色測試筆有如下三種插法，測量電壓和電阻時插入“V?”插座；測量小于200mA的電流時插入“mA”插座；測量大于200mA的電流時插入“10A”插座。

(1)

顯示器顯示四位數字，最高位只能顯示1或不顯示數字，算半位，故稱三位半（）。最大指示為1999或-1999。當被測量超過最大指示值時，顯示“1”或“-1”。第九章常用電工儀表與安全用電第一節常用電工儀表

一、使用注意事項使用萬用表是應注意如下事項：l

測量電流與電壓不能旋錯檔位。如果誤將電阻檔或電流檔去測電壓，就極易燒壞電表。萬用表不用時，最好將檔位旋至交流電壓最高檔，避免因使用不當而損壞。l

測量直流電壓和直流電流時，注意“+”“-”極性，不要接錯。如發現指針開反轉，既應立即調換表棒，以免損壞指針及表頭。l

如果不知道被測電壓或電流的大小，應先用最高檔，而后再選用合適的檔位來測試，以免表針偏轉過度而損壞表頭。所選用的檔位愈靠近被測值，測量的數值就愈準確。

l

測量電阻時，不要用手觸及元件的裸體的兩端（或兩支表棒的金屬部分），以免人體電阻與被測電阻并聯，使測量結果不準確。l

測量電阻時，如將兩支表棒短接，調“零歐姆”旋鈕至最大，指針仍然達不到0點，這種現象通常是由于表內電池電壓不足造成的，應換上新電池方能準確測量。l

萬用表不用時，不要旋在電阻檔，因為內有電池，如不小心易使兩根表棒相碰短路，不僅耗費電池，嚴重時甚至會損壞表頭。萬用表（以105型為例）的表盤如右圖所示。通過轉換開關的旋鈕來改變測量項目和測量量程。機械調零旋鈕用來保持指針在靜止處在左零位?！唉浮闭{零旋鈕是用來測量電阻時使指針對準右零位，以保證測量數值準確。

萬用表的測量范圍如下：l

l

直流電壓：分5檔—0-6V；0-30V；0-150V；0-300V；0-600V。l

交流電壓：分5檔—0-6V；0-30V；0-150V；0-300V；0-600Vl

直流電流：分3檔—0-3mA；0-30mA；0-300mA。l

電阻：分5檔—R*1；R*10；R*100；R*1K；R*10K第五節直流電橋

直流單臂電橋（又稱惠斯燈電橋）。直流單臂電橋適用于測量電阻（1～108Ω），用它可以測量各種電機、變壓器及各種其他電器的直流電阻。直流雙臂電橋（又稱凱文電橋）?？梢韵泳€電阻和接觸電阻的影響，是一種測量小阻值（1～10-5Ω）電阻的電橋。電橋使用及注意事項（1）直流電橋的使用方法1.

使用前，應首先將儀器置于水平位置，把檢流計鎖扣打開，觀察指針是否準確地指在零刻度上，如有偏差，應用零位調節器把指針調至0位。2.

用較粗較短的連接導線，將被測電阻接入，并將接頭擰緊。接頭接觸不良時，將使電橋難以平衡，甚至可能損壞檢流計1.

估計被測電阻大致的數值，以便選擇合適的倍率，此時應充分利用各旋鈕，使每只旋鈕都有數可讀（單臂電橋），使電橋易于平衡，保證被測電阻的準確度。2.

進行測量時，應先按下電源按鈕，經過一定時間后再按下檢流計P按鈕，此時，檢流計開始想“+”或“-”偏轉。如果向“+”的方向偏移，表示要增加比較臂電阻；反之，如果指針向“-”方向偏轉，則應減小比較臂電阻。反復調節，使指針平衡準確地指在0位上，便可讀取被測電阻數值，被測電阻數值為倍率數乘以測量臂電阻數。測量完畢后，應斷開檢流計P按鈕，再斷開電源按鈕，并將檢流計鎖扣鎖上。有的檢流計不裝鎖扣，在按鈕斷開后，自動將檢流計短路，使可動部分在擺動時受到強烈的阻尼作用而得到保護（2）操作過程中注意事項1.

用電橋測量電阻時，均不許帶電測試，測量時必須將被測電阻與其他所有接線斷開，單獨測量。2.

在進行測量時，應先接通電源按鈕，然后接通檢流計按鈕。測量結束后，應先斷開檢流計按鈕，再斷開電源按鈕。這是為了防止被測元件具有電感時，由于電路的通斷產生很大的自感電勢而給檢流計造成損壞。3.

因為導體的電阻值是隨溫度變化的，所以在測量時，必須記錄被測導體當時所處環境的溫度，所測得的結果都必須進行溫度換算后才能和以前測得的數據進行比較。4.

為了減小測量誤差，使用雙臂電橋時，必須注意四根引出線C1、P1、C2、P2的連接方法，在測量時應將電位接頭P1、P2靠近被測電阻的兩端。5.

由于雙臂電橋的工作電流較大，所以測量時要迅速，以避免電池的過多消耗。第六節兆歐表

兆歐表也叫絕緣電阻表又叫高阻計，簡稱搖表。它是用來測量高值電阻的直讀式儀表。兆歐表主要用來測量各種絕緣電阻，表盤度值以MΩ為單位。

一、結構原理兆歐表由測量機構和高壓電源組成高壓電源多采用手搖發電機。輸出電壓有500V、1000V、2500V、5000V幾種。二、使用方法1、搖表的選擇搖表的額定電壓，應根據被測電器設備的額定電壓來選擇。500V以下的設備，選用500V或1000V的搖表。額定電壓在500V以上的設備，應選用1000V或2500V的搖表。2、使用前的檢查在搖測前，對搖表先做一次開路和短路檢查試驗。先將E和L端鈕兩根連線開路。搖動手柄達到發電機的額定轉速（120r/min），觀察指針是否指到“∞”處，再將兩根連線短路，慢慢加速搖表，觀察指針是否指到“0”處，如兩次試驗指針指示不對，則說明搖表本體內有故障需調修后再使用。3、接線方法搖表有三個接線柱：線路（L）、接地（E）、屏蔽（或稱保護環）（G）。根據不同的測量對象，應做相應的接線。測量設備對地絕緣電阻時，E端接于地線上，L端接被測的線路上。測量電機或電器設備外殼絕緣電阻時，E端接在被測設備的外殼上，L端接在被測導線或繞組的一端。如果泄漏電流過大，則應將G端接于導線與外殼之間的絕緣介質上，以消除漏電流。測量電機、變壓器及其他設備的繞組相間絕緣電阻時，將E與L端分別接于被測兩相的導線或繞組上。測量電纜芯線時，將E端接在電纜的外表皮（鉛套）上，L接芯線，G端接在芯線最外層的絕緣包扎層上，以消除表面泄漏電流而引起的讀數誤差。4、手搖發電機的操作開始測量時，手搖速度應該慢些，以防止在被測設備有短路現象（指針指“0”）時損壞搖表。測量中，搖把的轉速由慢至快，至每分鐘120轉左右時，發電機輸出額定電壓。搖把轉速應均勻、穩定，不要時快時慢，一般搖動1min，代指針穩定下來之后讀數。如果手搖的轉速太慢，則發電機的電壓過低，搖表轉矩很小，將給測量結果帶來額外的誤差。為獲得準確的測量結果，要求手搖發電機在額定轉速（即120r/min）代調速器發生滑動后仍保持轉速穩定的情況下測定。

一、使用注意事項1、測試前，應選取遠離外界磁場的地位。2、應使用以表專用測量線，或選用絕緣強度較高的兩根單芯多股軟線，不應選用絞型絕緣軟線或平行線。遙測時測試線不可與新測電器設備的外殼、地面接觸，以免影響測量的準確度。3、搖表使用時，必須放置平穩，以免影響測量機構的自由轉動，搖動手柄時勿使表受震動。4、測量前，被測物必須切斷電源和負載，并進行放電。特別是電容性的電器設備，如電纜、大型