低壓電工作業豐寧職教中心FENGNINGZHIJIAOZHONGXIN低壓電工作業主講：吳雪峰低壓電工作業豐寧職教中心FENGNINGZHIJIAOZHONGXIN第七章常用電工測量儀表主講：吳雪峰第七章常用電工測量儀表專業電工在電氣裝置安裝、測試、檢查和維修中經常要測量電流、電壓、電能、電阻等運行參數和性能參數，以判斷其安全狀態。因此，專業電工應掌握基本電氣測量原理和技能。第一節電工儀表基本知識一、電工儀表種類按照工作原理，電工儀表分為磁電式、電磁式、電動式、感應式等儀表。

磁電式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。線圈位于永久磁鐵的極靴之間。

當線圈中流過直流電流時，線圈在永久磁鐵的磁場中受力，并帶動指針傾斜，指針停留在某一確定位置，刻度盤上給出一個相應的讀數。機械調零機構用于校正零位誤差，在沒有測量訊號時借以將儀表指針調到指向零位。磁電式儀表的靈敏度和精確度較高，刻度盤分度均勻。磁電式儀表必須加上整流器才能用于交流測量而過載能力較小。磁電式儀表多用來制作攜帶式電壓表、電流表等表計。

電磁式儀表由固定的線圈、可轉動的鐵芯及轉軸、游絲、指針、機械調零機構等組成。鐵芯位于線圈的空腔內。當線圈中流過電流時，線圈產生的磁場使鐵芯磁化。鐵芯磁化后受到磁場力的作用并帶動指針偏轉。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。

電動式儀表由固定的線圈、可轉動的線圈及轉軸、游絲、指針、機械調零機構等組成。當兩個線圈都流過電流時，可轉動線圈受力并帶動指針偏轉。電動式儀表可直接用于交、直流測量；精度較高。電動式儀表制作電壓表或電流表時，刻度盤分度不均勻，結構上也應有抗干擾設計。電動式儀表常用來制作功率表、功率因數表等表計。

感應式儀表由固定的開口電磁鐵、永久磁鐵、可轉動鋁盤及轉軸、計數器等組成。當電磁鐵線圈中流過電流時，鋁盤里產生渦流，渦流與磁場相互作用使鋁盤受力轉動，計數器計數。鋁盤轉動時切割永久磁鐵的磁場產生反作用力矩。感應式儀表用于計量交流電量。

電工儀表的精確度等級分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等七級。儀表精確度K（%）用引用相對誤差表示，例如，0.5級儀表的引用相對誤差為0.5%。

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、萬用表等。后者是將被測量與已知的標準量進行比較來測量，如電橋、接地電阻儀等。

若按讀數方式可分為指針式、數字式等儀表。按安裝方式可分為攜帶式和固定式儀表。

二、電工儀表常用符號為了便于了解儀表的性能和使用范圍，在儀表的刻度盤上標有一些符號。電工儀表常用符號見表。11

第二節電流和電壓測量電流和電壓測量分別用電流表和電壓表作為測量儀表。一、電流的測量

1、直流電流的測量

測量直流電流時，電流表就與負載串聯在電路中，并注意儀表的極性和量程，如圖所示。測量直流大電流應配用分流器，如圖所示。在帶有分流器的儀表測量時，應將分流器的電流端鈕（外側兩個端鈕）串入電路中，表頭由外附定值導線

接在分流器的電位端鈕上（外附定值導線與儀表、分流器應配套）。測量過程中要注意的是：①極性不能接錯，要滿足電流從電流表的“+”端流入，“—”端流出的要求，如果極性接反，會使電流表的指針反向偏轉。②要根據被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。使被測的電流處于該電表的量程之內，當不知被測電流的大致數值時，先使用較大量程的電流表試測，然后根據指針偏轉的情況，再轉換適當量程的儀表。2、交流電流的測量交流電流的測量：測量單相交流電的接線如圖，在測量大容量的交流電時，常借助于電流互感器來擴大電表的量程，接線路如圖，電流表的內阻越小，測出的結果越準確。

二、電壓的測量直流電壓的測量如圖所示，電壓表應并聯在線路中測量。測量時應根據被測電壓的大小選用電壓表的量程，量程要大于被測線路的電壓，否則有可能損壞儀表。測量直流電壓時，還應注意儀表的極性標記，將表的“+”端接高電位點，“—”端接低電位點，以免指針反轉而損壞儀表。

1、交流電壓的測量

測量電路的電壓時，應將電壓表并聯在被測電壓的兩端，600V以上的交流電壓，一般不直接接入電壓表。工廠中變壓系統的電壓，均要通過電壓互感器，將二次側的電壓變換到100V再進行測量。電壓表的內阻越大，所產生的誤差越小，準確度越高。第三節萬用電表萬用表又稱為多用表、三用表，是電工經常使用的多用途儀表，它實質上是一個帶有整流器的磁電式儀表。萬用表具有多功能、多量程的測量，一般可以測量直流電壓、直流電流、交流電壓和電阻。有的還可以測量交流電流、電感、電容、音頻電平等。萬用表由于具有用途廣泛、操作簡單以及攜帶方便等優點，因而是電工最常用的電工測量儀表。一、萬用表的結構與原理1、萬用表的構造

萬用表由表頭、測量電路及轉換開關三個主要部分組成。①表頭

表頭是一只磁電式儀表，用以指示被測量的數值。萬用表性能很大程度取決于表頭的靈敏度，靈敏度愈高，其內阻也越大，萬用表性能就越好。②測量電路測量電路是用來把各種被測量轉換成適合表頭測量的微小直流電流，它由內阻、半導體元件及電池組成。測量電路將不同被測電量經過處理后送入表頭進行測量。③轉換開關是用來選擇各種不同的測量電路，以滿足不同量程的測量要求的。當轉換開關處在不同位置時，其相應的固定觸點就閉合，萬用表就可執行各種不同的量程測量。2、萬用表的工作原理（1）直流電流的測量測量直流電流時，S1可撥在4、5、6三個位置，S2撥在1位置。被測電流從“+”端流入，“-”端流出。R1、R2、R3、R4為并聯電阻，撥動S1可改變測量電流的量程。（2）直流電壓的測量測量直流電壓，可撥在直流電壓擋。被測電壓加在“+”、“-”兩端，R3、R6、R7為串聯附加電阻。拔動S1就可以得到不同電壓測量量程，這和電壓表串聯附加電阻變換電壓量程原理是一樣的。

（3）電阻測量測量電阻時，S1可拔在7、8、9三個位置，S2應在2位置，將表內電池接入電路。被測電阻接在萬用表的“+”、“-”端，表頭內誚電流通過，撥動S1時，就可以得到不同的量程。如果被測電阻未接入，則輸入端開路，表內無電流通過，指針不偏轉，所以歐姆檔標度尺的左側是“∝”符號；如果輸入端短路，則被測電阻為0，此時指針偏轉角最大，所以標度尺的右側是“0”。

萬用表中的電池使用久了或存放時間長了端電壓就會下降。這時，如將輸入端短接，指針并不指0，此時，可調節萬用表頭上的調零電位器，使指針回0。（4）交流電壓測量測量交流電壓時，S1可撥在1、2、3三個位置，S2在1位置。由于磁電式機構只能測量直流，故在測量交流電壓時，需把交流變成直流后進行測量。圖中的兩個二極管即為整流器，它使交流電壓正半波通過表頭，而負半波不通過表頭，通過表頭的電流為單相脈動電流。R11、R12、R13為串聯附加電阻，撥動S1可以得到不同的電壓量程。

二、萬用表使用方法及注意事項

1、使用前的檢查與調整首先進行外觀檢查：包括是否破損，指針擺動靈活帶有阻尼方為正常，表筆與表體插孔接觸是否良好，指針是否停在左邊零刻度上，如不指在零刻度上，應調整中間的機械零位調節器使指針指在零刻度線上。測量前應認真檢查表筆位置，紅色表筆應接在標有“+”號的接線柱上（內部電池為負極），黑色表筆應接在標有“-”接線柱上（內部電池為正極）。在測量電壓時，應并聯接入被測電路；在測量電流時應串聯接入被測電路。在測量直流電流、電壓時，紅表筆應接被測電路正極，黑表筆應接被測電路負極，以避免因極性接反而造成儀表損壞。有的萬用表有交、直流2500V測量端鈕專門用來測量較高電壓，使用時黑筆仍接在“-”接線柱上，紅筆接在2500V的接線柱上。（2）根據測量對象，將轉換開關撥到相應檔位。有的萬用表有兩個轉換開關，一個選擇測量種類，另一個改變量程，在使用時應先選擇測量種類，然后選擇量程。測量種類一定要選擇準確，如果誤用電流或電阻檔去測電壓，就有可能損壞表頭，甚至造成測量線路短路。選擇量程時，應盡量可能使被測量值達到表頭量程的1/2或2/3以上，以減小測量誤差。若事先不知道被測量的大小，應先選用最大量程試測，再逐步換用適當的量程。（3）讀數時，要根據測量的對象在相應的標尺讀數。標尺端標有“DC”或“-”標記為測量直流電流和直流電壓時用；標尺標有“AC”或“～”標記是測量交流電壓時用；標有“Ω”的標尺是測量電阻專用的。3、注意事項①嚴禁用歐姆擋和電流擋去測量電壓，在路測量電阻時，一定要將電路先斷電，防止被測電阻兩端有電而損壞儀表。②測量直流電壓時，紅表筆接電源“+”極，黑表筆接電源“—”極，如果需要對電源的極性進行判斷，可將其中一支表筆接觸電源的其中一個電極，另一支表筆輕碰一下電源的另一個電極，根據指針的偏轉方向對電極進行判斷。③用歐姆擋測量晶體管的正反向電阻或極性時，由于黑表筆接表內電池的正極，所以黑表筆相當于電源的正極，紅表筆相當于電源的負極。④有的萬用表有交、直流2500V測量端鈕專門用來測量較高電壓，使用時黑筆仍接在“-”接線柱上，紅筆接在2500V的接線柱上。⑤測量電阻前，或調換不同倍率檔后，都應將兩表筆短接，用調零旋鈕調零，調不到零位時應更換電池。測量完畢，應將轉換開關撥到交流電壓最高檔或空檔上，以防止表筆短接，造成電池短路放電。同時也要防止下次測量時忘記撥檔，去測量電壓，燒壞表頭。

三、數字式萬用表數字式萬用表，也叫數字式多用表，簡稱DMM。這是一種新型的可以測量多種電路參數，具有多種量程的便攜式儀表。除具有指針表的測試功能處，還可以測量交流電流、電感、電容、晶體管的hFE值、PN結的正向壓降等，由平均數字式萬用表的測量結果是由數字顯示值直接讀取的，其準確度、分辯率和測量的便捷性等均優于指針式萬用表。1第四節鉗形電流表

鉗形電流表又叫鉗表，是一種用于測量正在運行的電氣線路電流大小的儀表。在測量電流時，通常需將被測電路斷開，才能使用電流表或互感器的一次側串聯到電路中去；而使用鉗形電流表測量電流時，可以在不斷開電路的情況下進行。鉗形電流表是一種便攜式儀表，使用方便。常見的鉗形表外形如圖所示。

一、鉗表的結構與原理

用來測量交流電流的鉗表是利用電流互感器原理制造的。其結構由電流互感器和帶整流裝置的磁電式表頭組成。用來測量交流電流的鉗形表，是利用電流互感器原理制定的，它有一個用硅鋼片疊成的可以張開和閉合的鉗形鐵芯，在鐵芯上繞有二次線圈，線圈兩端連著電流表。在使用時，握緊手柄，打開鉗口，把待測電流的導線從鐵芯的鉗形開口處引進來，松開手柄，使鉗口閉合。這時被測導線就相當于電流互感器的一次繞組，一次電流則可從電流表上讀出。還有一種交直流兩用的鉗形表，它是用電磁式測量機構制成的。

二、鉗表的使用方法及注意事項

1、鉗表的使用方法①被測電路電壓不能超過鉗形表上所標明的數值，否則容易造成接地事故，或者引起觸電危險。這種儀表通常用來測量400V以下電路中的電流。②測量前應檢查鉗表的量程轉換開關及鉗口開合是否靈活，鉗口的接合面是否緊密和干凈。③鉗形表都有量程轉換開關，測量前應先估計被測電流的大小，再決定用哪一量程。若無法估計，可先用最大量程檔，然后適當換小些。此時注意每次換檔前將鉗口退出被測導線。④每次只能測量一根導線的電流，不能將多相導線同時鉗入鉗口內測量。⑤測量時，盡量將被測導線置于鉗口鐵芯中間，以減少測量誤差。⑥測量完大電流后馬上要進行小電流的測量時，需把鉗口開合幾次（要有輕輕敲擊的效果），以消除鉗口鐵芯內的剩磁。⑦讀數時，每個擋位的數值即為指針滿刻度所對應的數值。

8、鉗表使用完畢后，應把量程開關轉至最大量程的位置。

2、鉗表使用的注意事項①切忌在未退出鉗表的狀態下轉換量程開關，因為在量程開關換擋瞬間，鐵芯上的次級繞組被瞬間切斷，而此時由于鐵芯處于磁化狀態，故在二次繞組上會產生一個很高的脈沖電壓，此脈沖電壓會導致鉗表內測量線路損壞，嚴重的甚至會危及人身安全。②由于鉗表讀數時鉗口未離開測量線路，所以測量前要選擇好合適的測量位置和角度去進行測量，避免因讀數而導致身體過于靠近或接觸帶電體而造成觸電的危險。③測量高壓線時，要做好“兩穿三戴”和專人監護的安防措施。第五節兆歐表兆歐表又叫搖表，是一種簡便，常用的測量高電阻的直讀式儀表。一般用來測量電路、電機繞組、電纜、電氣設備等的絕緣電阻。如果用萬用表來測量設備的絕緣電阻，由于其電池電壓最高也只有22.5V，那么測得的只是在低壓下的絕緣電阻，不能真正反映在高電壓條件下工作時報絕緣性能。兆歐表主要有500、1000、2500、5000V幾種，其單位為MΩ。高壓電源多采用手搖直流發電機提供，也有的采用晶體管直流變換器代替手搖發電機，在使用上更加方便。

一、搖表的結構與原理

兆歐表的結構主要由兩部分組成：一部分手搖直流發電機，另一部分是磁電式流比計測量機構。數字兆歐表由中大規模集成電路組成。本表輸出功率大，短路電流值高，輸出電壓等級多（有四個電壓等級）。工作原理為由機內電池作為電源經DC/DC變換產生的直流高壓由E極出經被測試品到達L極，從而產生一個從E到L極的電流，經過I/V變換經除法器完成運算直接將被測的絕緣電阻值由LCD顯示出來。二、搖表的使用方法及注意事項

1、搖表的使用方法①兆歐表應按被測電氣設備的電壓等級選用，一般額定電壓在500V以下的設備，選用500V或1000V的兆歐表；額定電壓在500v以上的設備，可選用1000V和2500V兆歐表；特殊要求的選用5000V兆歐表。②在進行測量前要先切斷電源，嚴禁帶電測量設備的絕緣。要將設備引出線對地短路放電，并將被測設備表面擦干凈，以保障人身安全。測量完畢也應將設備充分放電，放電前切勿用手觸及測量部分和接線柱。③兆歐表的引線必須使用絕緣較好的單根多股軟線，兩根引線不能纏在一起使用，引線也不能與電氣設備或地面接觸。④測量前，兆歐表應做一次檢查。檢查時將儀表放平，在接線前，搖動手柄，表針應指到“∝”處。再把接線端瞬時短接，緩慢搖動手柄，指針應在“0”處。否則為兆歐表有故障，必須檢修。⑤接線時，“接地”E端鈕應接在電氣設備外殼或地線上，“線路”L端鈕與被測導體連接。測量電纜的絕緣電阻時，應將電纜的絕緣層接到“屏蔽端子”G上。

⑥測量時，將兆歐表放置平穩，避免表身晃動，搖動手柄，使發電機轉速慢慢逐漸加快，一般應保持在120r/min，勻速不變。如果所測設備短路，應立即停止搖動手柄。測量時，絕緣電阻隨著時間長短而不同，一般采用1min讀數為準。

2、搖表使用注意事項①測量前應將被測設備電源斷開，將設備引出線對地短路放電。②讀數完畢后，不要立即停止搖動搖把，應逐漸減速使手柄慢慢停轉，以便通過被測設備的線

路電阻和表內的阻尼將發出的電能消耗掉。③測量電容器的絕緣電阻或內部有電容器設備時，要注意電容器的耐壓必須大于搖表的電壓，讀數完畢后，應先取下搖表的紅色（L)測試線，再停止熱而動搖把防止已充電的電容器將電流反灌入搖表導致表的損壞。測完后的電容器和內部有電容器的設備要用電阻進行放電。④禁止在雷電或鄰近有帶高壓導體設備的環境下使用搖表，只有在不帶電又不可能受其它電源感應而帶電的場合，才能使用搖表。1第六節接地電阻測量儀接地電阻測量儀又叫接地電阻表，是一種專門用于直接測量各種接地裝置的接地電阻值的儀表。一、接地電阻表的結構與原理

1、接地電阻測量儀的結構

接地電阻測量儀主要由手搖發電機、電流互感器、電位器以及檢流計組成，其附件有兩根探針，分別為電位探針和電流探針，還有三根不同長度的導線（5米長的用于連接被測的接地體，20米的用于連接電位探針，40米的用于連接電流探針）。用120轉/分的速度搖動搖把，表內能發出110-115HZ、100V左右的交流電壓。常用的接地電阻測量儀如圖所示。2、接地電阻測量儀的工作原理假設手搖交流發電機F在某一時刻輸出交流電，其左端為高電位，則此刻電流J經電流互感器的原邊→端鈕E→接地體E′→大地→電流接地極C′→端鈕C1，再回到手搖交流發電機右端，構成一個閉合回路。在E′的接地電阻Rx上形成的壓降為IRx，壓降IRx隨著與E′極距離的增加而急劇下降，在P′極時降為零。同樣，兩電極P′和C′之間也會產生壓降，其值為IRc，電位分布如圖（b）所示。電流互感器的二次電流為KI（K是互感器的變比：I2/I1），該電流經過電位器s點的壓降為KIRs。借助調節電位器的活動觸點W，使檢流計指示為零，此時，P′、s兩點間的電位為零，即為可見，被測的接地電阻Rx可由電流互感器的變比Κ和電位器的電阻R，所決定，而與電流接地極C′的電阻R，無關。用上述原理測量接地電阻的方法稱為補償法。

二、接地電阻的測量方法①拆開接地干線與接地體的連接點。②按圖所示，將一根探針插在離接地體40米遠的地下，另一根插在離接地體20米的地下，兩根探針與接地體之間成一直線分布，探針插入地下的深度為40厘米。③將儀表平放，檢查檢流計指針是否指在中心線上，否則用調零中將其調整于中心線。④用導線將接地體E與儀表端鈕E相連。⑤將儀表的“倍率標度”置于中間標位，慢慢轉動發電機的手柄，同時旋動“測量刻度盤”使檢流計指針指于中心線。⑥當檢流計的指針接近中心線時，加快搖動手柄的轉速，使其達到120轉/分，微調“測量刻度盤”使指針指于中心線上，當指針停留在中心線不動，說明檢流計中的電橋已平衡，可停止搖動手柄。⑦當測量刻度盤調至最小刻度的，指針仍不“拉回”中心線，應將“倍率標度”調小一擋，重新測算，當測算刻度盤調至最大刻度的指針仍不能“推至”中心線則應將“倍率標度”調大一檔，重新測量。

三、測量注意事項⑴當檢流計的靈敏度過高時，可將電位探針插入土壤中淺一些。當檢流計的靈敏度不夠時，可沿電位探測針和電流探測針注水使土壤濕潤些。

⑵測量時，接地線路要與被保護的設備斷開，以便得到準確的測量。第七節電能表電能表又叫電度表，用來測量某一段時間內，發電機發出的電能或負載消耗的電能。測量交流電路的有功電能表是一種感應式儀表。常用的有單相有功電度表、三相三線有功電度表和三相四線有功電度表。

一、單相電度表

1、單相電度表的構造與原理單相電度表外形如圖所示。單相電度表主要由一個可轉動的鋁盤和分別繞在不同鐵芯上的一個電壓線圈和一個電流線圈所組成，其結構如圖所示。

當電度表接入電路后，電壓線圈與電流線圈所產生兩個相位不同的磁通形成了移動磁場，這個磁場在鋁盤上感應出渦流。由于渦流與磁通的作用使鋁盤產生一定方向的轉動力矩，因而鋁盤勻速轉動于阻尼永久磁鐵間隙中，通過鋁盤軸上的蝸桿、渦輪帶動計算機構，由于轉矩正比于負載上電壓、電流以及它們相差的余弦（功率因數）的乘積，因而計算機構的讀數就是電路中消耗的有功電能。

2、單相電度表的接線單相電度表的接線如圖所示。表的電流線圈與負荷串聯，電壓線圈與負載并聯。

二、三相電度表三相三線有功電度表，三相四線有功電度表的結構基本上與單相有功電度表相同，不同的是三三相電度表有二組（三線表）或三組（四線表）電壓、電流線圈。三相四線制有功電度表直接接線如圖所示。三相四線有功電度表經電流互感器的接線如圖。

三、電度表使用的注意事項⑴選擇電度表時注意電度表的額定電壓、額定電流是否合適。⑵電度表安裝場所應選擇在干燥、清潔、較明亮、不易損壞、無振動、無腐蝕性氣體、不受強磁場影響及便于裝拆表和抄表的地方。電度表應垂直安裝，安裝時表箱底部對地面的垂直距離一般為1.7-1.9米，若采用上下兩列布置，上列表箱對地面高度不應超過2.1米。⑶接線時應注意分清接線端子及其首尾端；三相電度表應按正相序接線；經電流互感器接線者極性必須正確；電壓線圈連接線應采用1.5mm2銅芯絕緣導線，電流線圈連接線直接接入應采用與線路導電能力相當的銅芯絕緣導線；若經電流互感器接入應采用2.5mm2銅芯絕緣導線?；ジ衅鞯亩尉€圈和外殼應當接地。⑷凡經互感器接入的電度表，其讀數要乘以互感器的變比才是實際讀數值。第八節直流單臂電橋直流單臂電橋（又稱惠斯登電橋），直流單臂電橋適用于測量電阻（1-108）Ω，用它可以測量各種電機、變壓器及各種其它電器的直流電阻。直流單臂電橋的工作原理如圖所示。一、直流單臂電橋的工作原理被測電阻RX和標準電阻R2R3和R4組成電橋的四個臂，接成四邊形，在四邊形的頂點C、D間接入檢流計，在另一對頂點AB間接入電