第2章 常用测量、计量仪器仪表及工具
2.1 常用测量仪器仪表
2.1.1 万用表
普通万用表主要用于检测电压、电流及电阻等物理量,通常在表盘上用A、V、Ω等符号来表示,有些万用表还能够测量音频电平。万用表的种类很多,按结构可分为两种:一种为机械式万用表,一种为数字万用表。
(1)机械式万用表的结构及使用 普通机械式万用表由表头(磁电式)、挡位转换开关、机械调零钮、调零电位器、表笔、插座等构成。按旋转开关的不同形式可将机械式万用表分为两类:一类为单旋转开关型,如MF9型、MF10型、MF47型、MF50型等;另一类为双旋转开关型,常用的为MF500型。下面以常用的MF47型万用表为例介绍其使用方法。
MF47型万用表的外形如图2-1所示。
图2-1 MF47型万用表的外形
①电路部分。万用表由5部分电路组成,它们分别是表头或表头电路(用于指示测量结果)、分压电路(用于测量交、直流电压);分流电路(用于测量直流电流)、电池调零电位器等(用于测量电阻)、测量选择电路(用于选择挡位量程)。
②表头。机械式万用表采用磁电式微安表作为表头,其内部由上下游丝及磁铁等组成。当微小的电流通过表头时,会产生电磁感应,线圈在磁场的作用下转动,并带动指针偏转。指针偏转角度的大小取决于通过表头电流的大小。由于表头线圈的线径比较细,所以允许通过的电流很小,实际应用中为了能够满足较大量程的需要,在万用表内部没有分流及降压电路来完成对各种物理量的测量。
③表盘。如图2-1所示,第1条刻度线为电阻挡的读数线,它的右端为“0”,左端为“∞”(无穷大),且刻度线是不均匀的,读数时应该从右向左读,即表针越靠近左端电阻值越大。第2、3条线是交流电压、直流电压及各直流电流的读数线,左端为“0”,右端为最大读数。根据量程转换开关的不同,即使表针摆到同一位置时,其所指示的电压、电流的数值也不相同。第4条线是交流电压的读数线,是为了提高小电压读数的精度而设置的。第5条线是测量晶体管放大倍数(hFE挡)的读数线。第6、7条线分别是测量负载电流和负载电压的读数线。第8条线为音频电平(dB)的读数线。
MF47型万用表设有反光镜片,可减小视觉误差,如图2-1所示。
④转换开关的读数
a.测量电阻:转换开关拨至R×1~R×10k挡位。
b.测交流电压:转换开关拨至10~1000V挡位。
c.测直流电压:转换开关拨至0.25~1000V挡位。若测高电压,则将表笔插入2500V插孔即可。
d.测直流电流:转换开关拨至0.25~247mA挡位。若测量大的电流,应把“正”(红)表笔插入“+5A”孔内,此时负(黑)表笔还应插在原来的位置。
e.测晶体管放大倍数,将挡位开关拨至hFE挡,将半导体三极管插入NPN或PNP插座,读第5条线的数值,即为三极管放大倍数。
f.测负载电流I和负载电压U,使用电阻挡的任何一个挡位均可。
g.音频电平dB的测量,应该使用交流电压挡。
⑤万用表的使用
a.使用万用表之前,应先注意表针是否指在“∞”(无穷大)的位置,如果表针不正对此位置,应用螺钉旋具调整机械调零钮,使表针正好处在无穷大的位置。注意:此调零钮只能调半圈,否则有可能会损坏,以致无法调整。
b.在测量前,应首先明确测试的物理量,并将转换开关拨至相应的挡位上,同时还要考虑好表笔的接法;然后再进行测试,以免因误操作而造成万用表的损坏。
c.一般测量,将红表笔(正)插入“+”孔内,黑表笔(负)插入“-”插孔内,如需测大电流、高电压,可以将红表笔分别插入2500V或5A插孔。
d.测电阻:在使用电阻各不同量程之前,都应先将红、黑表笔对接,调整调零电位器,让表针正好指在零位,然后再进行测量,否则测得的阻值误差太大。
注意:每换一次挡,都要进行一次调零,再将表笔接在被测物的两端,就可以测量电阻值了。
电阻值的读法:将开关所指的数与表盘上的读数相乘,就是被测电阻的阻值。例如:用R×100挡测量一个电阻,指针指在“10”的位置,那么这个电阻的阻值是10×100Ω=1000Ω=1kΩ;如果表针指在“1”的位置,其电阻值为100Ω;若指在“100”的位置,则电阻值为10kΩ,以此类推。
e.测电压:测量电压时,应将万用表调到电压挡,并将两表笔并联在电路上,测量交流电压时,表笔可以不分正负极;测量直流电压时红表笔接电源的正极,黑表笔接电源的负极,如果接反,指针会向相反的方向摆动。如果测量前不能估计出被测电路电压的大小,应用较大的量程去试测,如果表针摆动很小,再将转换开关拨到较小的量程;如果表针迅速摆到零位,应该马上把表笔从电路中移开,加大量程后再去测量。
注意:测量电压时,应一边观察表针的摆动情况,一边试着用表笔进行测量,以防电压太高把表针打弯或把万用表烧毁。
f.测直流电流:将表笔串联在电路中进行测量(将电路断开),红表笔接电路的正极,黑表笔接电路的负极。测量时应该先用高挡位,如果表针摆动很小,再换低挡位。如需测量大电流,应该用扩展挡。注意:万用表的电流挡是最容易被烧毁的,在测量时千万要注意。
g.晶体管放大倍数(hFE)的测量:先把转换开关转到ADJ挡(无ADJ挡位则可用R×1k挡)调好零位,再把转换开关转到hFE进行测量。将晶体管的b、c、e 3个极分别插入万用表上的b、c、e3个插孔内,PNP型晶体管插入PNP位置,读第5条刻度线上的数值;NPN型晶体管插入NPN位置,读第5条刻度线的数值。以上数值均按实数读。
h.穿透电流的测量:按照“晶体管放大倍数(hFE)的测量”的方法将晶体管插入对应的孔内,但晶体管的“b”极不插入,这时表针将有一个很小的摆动,根据表针摆动的大小来估测“穿透电流”的大小,表针摆动幅度越大,穿透电流越大,否则就小。
由于万用表CUF、LUH刻度线及dB刻度线应用得很少,在此不再赘述,可参见使用说明。
⑥万用表使用注意事项
a.不能在红、黑表笔对接时或测量时旋转转换开关,以免旋转到hFE挡位时,表针迅速摆动,将表针打弯,并且有可能烧坏万用表。
b.在测量电压、电流时,应该选用大量程的挡位先测量一下,然后再选择合适的量程进行测量。
c.不能在通电的状态下测量电阻,否则会烧坏万用表。测量电阻时,应断开电阻的一端进行测试,这样准确度高,测完后再焊好。
d.每次使用完万用表,都应该将转换开关调到交流最高挡位,以防止由于第2次使用不注意或外行人乱动烧坏万用表。
e.在每次测量之前,应该先看转换开关的挡位。严禁不看挡位就进行测量,这样有可能损坏万用表,这是一个从初学时就应养成的良好习惯。
f.万用表不能受到剧烈振动,否则会使万用表的灵敏度下降。
g.使用万用表时应远离磁场,以免影响表的性能。
h.万用表长期不用时,应该把表内的电池取出,以免腐蚀表内的元器件。
⑦机械式万用表常见故障 以MF47型万用表为例。
a.磁电式表头故障
•摆动表头,指针摆幅很大且没有阻尼作用。故障为可动线圈断路、游丝脱焊。
•指示不稳定。此故障为表头接线端松动或动圈引出线、游丝、分流电阻等脱焊或接触不良。
•零点变化大,通电检查误差大。此故障可能是轴承与轴承配合不妥当,轴尖磨损比较严重,致使摩擦误差增加,游丝严重变形,游丝太脏而粘圈,游丝弹性疲劳,磁间隙中有异物等。
b.直流电流挡故障
•测量时,指针无偏转,此故障多为:表头回路断路,使电流等于零;表头分流电阻短路,从而使绝大部分电流通不过表头;接线端脱焊,从而使表头中无电流流过。
•部分量程不通或误差大,是由分流电阻断路、短路或变值所引起的。
•测量误差大,原因是分流电阻变值当分流电阻变值时,若阻值变大,导致正误差超差;若阻值变小,导致负误差。
•指示无规律,量程难以控制。原因多为量程转换开关位置窜动(调整位置,安装正确后即可解决)。
c.直流电压挡故障
•指针不偏转,指示值始终为零。分压附加电阻断线或表笔断线。
•误差大,原因是附加电阻的阻值增加引起指示值的正误差,阻值减小引起指示值的负误差。
•正误差超差并随着电压量程变大而变得严重。表内电压电路元件因受潮而漏电,电路元件或其他元器件漏电,印制电路板因受污、受潮、击穿、电击炭化等引起漏电。修理时,刮去烧焦的纤维板,清除粉尘,用酒精清洗电路后进行烘干处理。严重时,应用小刀割铜箔与铜箔之间的电路板,从而使绝缘良好。
•不通电时指针有偏转,小量程时更为明显。其故障原因是受潮和污染严重,使电压测量电路与内置电池形成漏电回路。处理方法同上。
d.交流电压、电流挡故障
•交流挡时指针不偏转、示值为零或很小,多是由整流元件短路、断路,或引脚脱焊引起的。检查整流元件,如有损坏要进行更换,有虚焊时应重焊。
•置于交流挡时,指示值减少一半。此故障是由整流电路故障引起的,即全波整流电路局部失效而变成半波整流电路使输出电压降低,更换整流元件,故障即可排除。
•交流电压挡,指示值超差。是由串联电阻阻值变化超过元件允许误差而引起的。当串联电阻阻值降低、绝缘电阻阻值降低、转换开关漏电时,将使指示值偏高。相反,当串联电阻阻值变大时,将使指示值偏低而超差。应采用更换元件、烘干和修复转换开关的办法排除故障。
•置于交流电流挡时,指示值超差,是由分流电阻阻值变化或电流互感器发生匝间短路引起的,更换元器件或调整修复元器件即可排除故障。
•置于交流挡时,指针抖动。该故障是表头的轴尖配合太松、修理时指针安装不紧、转动部分质量改变等,由于其固有频率刚好与外加交流电频率相同,从而引起的共振。尤其是当电路中的旁路电容变质失效而无滤波作用时更为明显。排除故障的办法是修复表头或更换旁路电容。
e.电阻挡故障
•电阻常见故障是各挡位电阻损坏(原因多为使用不当,用电阻挡误测电压造成)。使用前,用手握两表笔,一般情况下,如果指针摆动则表示对应挡电阻烧坏,应予以更换。
• R×1挡两表笔短接之后,调节调零电位器不能使表针偏转到零位。此故障多是由于万用表内置电池电压不足,或电极触簧受电池漏液腐蚀生锈,从而造成接触不良。此类故障在仪表长期不更换电池的情况下出现最多。如果电池电压正常、接触良好,调节调零电位器表针偏转不稳定,无法调到欧姆零位,则多是调零电位器损坏。
•在R×1挡可以调零,其他量程挡不能调到零位,或只是R×10k、R×100k挡调不到零。出现故障的原因是分流电阻阻值变小,或者高阻量程的内置电池电压不足。更换电阻元件或叠层电池,故障就可排除。
•在R×1、R×10、R×100挡测量误差大。在R×100挡调零不顺利,即使调到零,但经过几次测量后,零位调节又变得不正常,出现这种故障是因为量程转换开关触点上有黑色污垢,使接触电阻增加且不稳定。擦洗各挡开关触点,直至露出银白色为止,从而保证其接触良好,可排除故障。
•表笔短路,表头指示不稳定。故障原因多是线路中有假焊点,电池接触不良或表笔引线内部断线。修复时应从最容易排除的故障做起,即先保证电池接触良好,表笔正常,如果表头指示仍然不稳定,就需要寻找线路中的假焊点加以修复。
•在某一量程挡测量电阻时严重失准,而其余各挡正常。这种故障往往是由于量程开关所指的表箱内对应电阻已经烧毁或断线。
•指针不偏转,电阻指示值总是无穷大。故障原因大多是表笔断线、转换开关接触不良、电池电极与引出簧片之间接触不良、电池日久失效已无电压,以及调零电位器断路。找到具体原因之后进行针对性的修复,或更换内置电池,故障即可排除。
⑧机械式万用表的选用 万用表的型号很多,而且不同型号之间功能也存在差异,因此在选购万用表的时候,通常要注意以下几个方面。
a.用于检修无线电等弱电子设备时,选用的万用表一定要注意以下3个方面:
•万用表的灵敏度不能低于20kΩ/V,否则在测试直流电压时,万用表对电路的影响太大,而且测试数据也不准确。
•外形选择。需要上门修理时,应选外形稍小一些的万用表,如50型U201等。如果不上门修理,可选择NMF47型或MF50型万用表。
•频率特性选择。方法是用直流电压挡测高频电路(如彩色电视机的行输出电路电压)看是否显示标称值,如是则频率特性高;如指示值偏高则频率特性差(不抗峰值),此表不能用于高频电路的检测(最好不要选择此种)。
b.检修电力设备时,如检修电动机、空调、冰箱等,选用的万用表一定要有交流电流测试挡。
c.检查表头的阻尼平衡。首先进行机械调零,将表在水平、垂直方向来回晃动,指针不应该有明显的摆动;将表水平旋转和竖直放置时,表针偏转不应该超过一小格;将表针旋转360°时,指针应该始终在零位附近均匀摆动。如果达到了上述要求,则说明表头在平衡和阻尼方面达到了标准。
(2)数字万用表的结构及使用 数字万用表是利用模拟/数字转换原理,将被测量的模拟电量参数转换成数字电量参数,并以数字形式显示的一种仪表。它具有比机械式万用表的精度高、速度快、输入阻抗高、对电路的影响小、读数方便准确等优点,其外形如图2-2所示。
图2-2 数字万用表外形
1—铭牌;2—电源开关;3—LCD显示器;4—hFE插孔; 5—量程选择开关;6—输入插孔
①数字万用表的使用
首先打开电源,将黑表笔插入“COM”插孔,红表笔插入“V·Ω”插孔。
a.电阻测量 将转换开关调节到Ω挡,将表笔测量端接于电阻两端,即可显示相应指示值,如显示最大值“1”(溢出符号),则必须向高电阻值的挡位调整,直到显示有效值为止。
为了保证测量的准确性,在路测量电阻时,最好断开电阻的一端,以免测量电阻时会在电路中形成回路,影响测量结果。
注意:不允许在通电的情况下进行在线测量,测量前必须先切断电源,并将大容量电容放电。
b. “DCV”——直流电压测量 表笔必须与测试端可靠接触(并联测量)。原则上由高电压挡位逐渐往低电压挡位调节测量,直到该挡位量程的1/3~2/3为止,此时的指示值才是一个比较准确的值。
注意:严禁用小电压挡位测量大电压,不允许在通电状态下调整转换开关。
c. “ACV”——交流电压测量 表笔必须与测试端可靠接触(并联测量)。原则上由高电压挡位逐渐往低电压挡位调节测量,直到该挡位量程的1/3~2/3为止,此时的指示值才是一个比较准确的值。
注意:严禁以小电压挡位测量大电压,不允许在通电状态下调整转换开关。
d.二极管测量 将转换开关调至二极管挡位,黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,即可测量出正向压降值。
e.晶体管电流放大系数hFE的测量。将转换开关调至“hFE”挡,根据被测晶体管选择“PNP”或“NPN”位置,将晶体管正确地插入测试插座即可测量到晶体管的“hFE”值。
f.开路检测 将转换开关调至有蜂鸣器符号的挡位,表笔测试端可靠地接触测试点,若两者低于20Ω±10Ω,蜂鸣器就会响,表示该线路是通的,否则表示该线路不通。
注意:不允许在被测量电路通电的情况下进行检测。
g. “DCA”——直流电流测量 200mA时红表笔插入mA插孔;表笔测试端必须与测试点可靠接触(串联测量)。原则上由高电流挡位逐渐往低电流挡位调节测量,直到该挡位量程的1/3~2/3为止,此时的指示值才是一个比较准确的值。
注意:严禁以小电流挡位测量大电流,不允许在通电状态下调整转换开关。
h. “ACA”——交流电流测量 200mA时红表笔插入mA插孔;表笔测试端必须与测试点可靠接触(串联测量)。原则上由高电流挡位逐渐往低电流挡位调节测量,直到该挡位量程的1/3~2/3为止,此时的指示值才是一个比较准确的值。
注意:严禁以低电流挡位测量大电流,不允许在通电状态下调整转换开关。
②数字万用表常见故障与检修
a.仪表无显示 首先检查电池电压是否正常(一般用的是9V电池,新的也要测量)。其次检查熔丝是否正常,若不正常,予以更换;检查稳压块是否正常,若不正常,予以更换;检查限流电阻是否开路,若开路,予以更换。再查:检查电路板上的电路是否有腐蚀或短路、断路现象(特别是主电源电路线),若有,则应清洗电路板,并及时做好干燥和焊接工作。如果一切正常,测量显示集成块的电源输入引脚,测试电压是否正常。若正常,则该集成块损坏,必须更换该集成块;若不正常,则检查其他有没有短路点。若有,则要及时处理好;若没有或处理好后还不正常,那么该集成块已经内部短路,必须更换。
b.电阻挡无法测量 首先从外观上检查电路板,在电阻挡回路中有没有连接电阻烧坏,若有,则必须立即更换;若没有,则要对每一个连接元件进行测量,有坏的及时更换;若外围都正常,则测量集成块是否损坏,若损坏则必须更换。
c.电压挡在测量高压时指示值不准,或测量稍长时间指示值不准甚至不稳定。此类故障大多是由某一个或几个元件工作功率不足引起的。若在停止测量的几秒内,检查时会发现这些元件发烫,这是由于功率不足而产生了热效应所造成的,同时使元件变值(集成块也是如此),必须更换该元件(或集成电路)。
d.电流挡无法测量 多数是由于操作不当引起的,检查限流电阻和分压电阻是否烧坏,若烧坏,应予以更换;检查到放大器的连线是否损坏,若损坏,则应重新连接好,若不正常,则更换放大器。
e.指示值不稳,有跳字现象 检查整体电路板是否受潮或有漏电现象,若有,则必须清洗电路板并做好干燥处理;输入回路中有无接触不良或虚焊现象(包括测试笔),若有,则必须重新焊接;检查有无电阻变质或刚测试后有无元件发生非正常的烫手现象,这种现象是由于其功率降低引起的,若有此现象,则应更换该元件。
f.指示值不准 这种现象主要是由通路中的电阻值或电容失效引起的,应更换该电容或电阻;检查该通路中的电阻值(包括热反应中的电阻值),若电阻值变值或热反应变值,则应更换该电阻;检查A/D转换器的基准电压回路中的电阻、电容是否损坏,若损坏,则予以更换。
2.1.2 钳形电流表
钳形电流表简称钳形表,主要用来在不断开电路的情况下测量交、直流电流,有的钳形电流表还可以测交流电压。
(1)钳形表的分类 钳形表分为磁电式和电磁式两类。前者可测交流电流和交流电压,常用的有T301型和T302型。后者可测交流电流和直流电流,常用的有MG20型和MG21型。
钳形表是根据电流互感器原理制成的,图2-3所示为钳形表外形图。
图2-3 钳形表外形图
(2)钳形表的使用方法和注意事项
①在进行测量时,按动手柄,钳口张开,将被测载流导线置于钳口中间,然后松开手柄,使铁芯闭合,表头就有指示了。
②使用时应先估计被测电流和电压的大小,选择合适的量程,若被测电流大小未知,可拨到较大的量程,然后再根据被测电流和电压大小逐渐减小量程,使读数超过刻度的1/2,以便得到较准确的读数。
③为使读数准确,钳口两个面应保证很好地接合,如有杂物,可将钳口重新开合一次,如果开合时有声音存在,检查接合面上是否有污垢,可用溶剂擦干净。
④测量低压熔断器或低压母线电流时,应将临近的各相用绝缘板隔离,以防钳口张开时可能引起的相间短路。
⑤测量交流电流、电压时应分别进行,不能同时测量。
⑥不能用于高压带电测量。
⑦测量完毕后,一定要把调节开关放在最大量程位置,以免下次使用时由于未经量程选择而造成仪表损坏。
⑧为了测量小于5A以下的电流时能得到较准确的读数,在条件允许时,可把导线多绕几圈放在钳口中进行测量,但实际电流取值应为读数除以放进钳口内的导线匝数。
(3)钳形表在几种特殊情况下的应用
①测量绕线转子异步电动机转子电流时,应选择电磁式钳形表,不能选用磁电式钳形表,主要是因为转子电流频率很低,仅有2~3Hz。
②用钳形表测量三相平衡负载电流时,钳口中放入两相导线时的指示值与放入一相导线时的指示值相同。
三相同时放入钳口中,指示值为0,即i1+i2+i3=0。
当钳口中放入一相正接导线和一相反接导线时,表的指示值为I1。
2.1.3 绝缘电阻表
绝缘电阻表一般用于测量高阻值电容器、各种电气设备布线的绝缘电阻、电线的绝缘电阻和电机绕组的绝缘电阻。
绝缘电阻表有指针式绝缘电阻表和数字式绝缘电阻表两种,在此仅介绍常见的指针式绝缘电阻表。指针式绝缘电阻表在使用时必须摇动手把,所以又叫摇表,绝缘电阻表又叫绝缘电阻测定器。表盘上采用对数刻度,读数单位是兆欧,是一种测量高电阻的仪表。绝缘电阻表以其测试时所产生的直流电压高低和绝缘电阻测量范围大小来分类。常用的绝缘电阻表有两种:5050(ZC-3)型,直流电压500V,测量范围0~500MΩ;1010(ZC11-4)型,直流电压1100V,测量范围0~1000MΩ。选用绝缘电阻表时要依工作电压来选择,如500V以下的电气设备应选用500V的绝缘电阻表。
(1)绝缘电阻表的结构和工作原理 指针式绝缘电阻表由磁电式比率计和一个手摇直流发电机组成,其外形如图2-4(a)所示。磁电式比率计是一种特殊形式的磁电式电表,结构如图2-4(b)所示。它有两个转动线圈,但没有游丝,电流由柔软的金属线引进线圈。这两个线圈互成一定的角度,装在一个有缺口的圆柱形铁芯外面,并且与指针一起固定在同一轴上,组成了可动的部分。固定部分由永久磁铁和有缺口的圆柱铁芯组成,磁铁的一个极与铁芯之间间隙不均匀。
绝缘电阻表的电气原理如图2-4(c)所示,虚线框内为表内电路,被测电阻R接在绝缘电阻表“线”和“地”端钮上。手摇发电机就是带动导线旋转,切割磁铁磁力线,产生稳定的、其值不因手摇速度不均匀而发生变化的高压直流电。手摇发电机发出的电流在P点分为两路:电流I2经过附加电流R2串和一个线圈(线圈电阻为RC2);电流I1经过被测电阻R和另一个线圈(电阻为RC1)。如果发电机端电压为U,则有:I1=U/(R+RC1),I2=U/(R2串+RC2)。可见电流I1的大小与被测电阻值R有关,而I2与R无关。
图2-4 绝缘电阻表的结构与测量绝缘电阻
两个通电线圈与空气隙中的磁通相互作用产生电磁力,由于两个线圈绕的方向相反,所以产生的两个力矩的方向相反,M1与被测电阻大小有关,是转动力矩,M2是反作用力矩。由于气隙不匀,气隙间磁场分布也不匀,因此M1和M2的大小不仅与流过线圈的电流有关,还与线圈所在的位置有关。随着偏转角度的不同,线圈中虽然电流相同,但转矩并不相同。如果I1和I2保持一定,随偏转角度β的增大,气隙减小,磁场增强,M1和M2也相应增大,但M1增加得慢,M2增加得快。到一定角度时,M1=M2,指针稳定不动。如果被测绝缘电阻R变小,I1增大,M1亦增大,指针要偏转一个更大的角度才能使M1和M2平衡。当绝缘电阻表两端钮断开时,被测电阻R=∞,I1=0,I2≠0,则线圈在M2的作用下转到铁芯缺口处,此处磁场为零,M2也变为零,线圈停在β=0°的位置,对应标尺上的“∞”。就这样,根据被测绝缘电阻R的大小而引起的M1大小的变化,指针有不同的偏转。根据被测绝缘电阻R与指针偏转角β之间的函数关系,可以在仪表盘上直接标示出绝缘电阻数值。
由于绝缘电阻表内没有游丝,不转动手柄时,指针可以随意停在表盘的任意位置,这时的读数是没有意义的,因此,必须在转动手柄时读取数据。
(2)绝缘电阻表的使用方法 使用绝缘电阻表测量绝缘电阻时,须先切断电源,然后用绝缘良好的单股线把两表线(或端钮)连接起来,进行开路试验和短路试验。在两个测量表线开路时摇动手柄,表针应指向无穷大;如果把两个测量表线迅速短路一下,指针应摆向零线。如果不是这样,则说明表线连接不良或仪表内部有故障,应排除故障后再测量。
测量绝缘电阻时,要把被测电气设置上的有关开关接通,使其上所有电气元件都与绝缘电阻表连接。如果有的电气元件或局部电路不和绝缘电阻表相通,则这个电气元件或局部电路就没被测量到。绝缘电阻表有3个接线柱,即接地柱E、电路柱L、保护环柱G,其接线方法依被测对象而定。测量设备对地绝缘时,被测电路接于L柱上,将接地柱E接于地线上。测量电机与电气设备对外壳的绝缘时,将绕组引线接于L柱上,外壳接于E柱上。测量电动机的相间绝缘时,L和E柱分别接于被测的两相绕组引线上。测量电缆芯线的绝缘电阻时,将芯线接于L柱上,电缆外皮接于E柱上,绝缘包扎物接于G柱上。有关测量接线如图2-4(d)所示。
读数时,绝缘电阻表手把的摇动速度为120r/min左右。
注意,由于绝缘材料的漏电或击穿,往往在加上较高的工作电压时才能表现出来,所以一般不能用万用表的电阻挡来测量绝缘电阻。
(3)绝缘电阻表使用注意事项
①绝缘电阻表接线柱与被测物体间的测量导线,不能使用双股并行导线或绞合导线,应使用绝缘良好的导线。
②绝缘电阻表的量程要与被测绝缘电阻值相适应,绝缘电阻表的电压值要接近或略大于被测设备的额定电压。
③用绝缘电阻表测量设备的绝缘电阻时,必须先切断电源。对于有较大容量的电容器,必须先放电后再测。
④测量绝缘电阻时,应使绝缘电阻表手把的摇动速度在120r/min左右,一般以绝缘电阻表摇动1min时测出的读数为准,读数时要继续摇动手柄。
⑤由于绝缘电阻表输出端钮上有直流高压,所以使用时应注意安全,不要用手触及端钮。要在摇动手把,发电机处于发电的状态下断开测量导线,以防电气设备储存的电能对表放电。
⑥测量中若指针指示到零应立即停止摇动,如果继续摇动手柄,则有可能损坏绝缘电阻表。
2.1.4 示波器
对于电气维修人员来说,掌握示波器的使用,将会大大加快判断故障的速度,提高判断故障的准确率,特别是检测疑难故障,示波器将会成为得力工具。示波器不仅可以测量电压,还可以快速地把电压变化的幅值描绘成随时间变化的曲线,这就是常说的波形图。
(1)示波器各操作功能 本文以VP-5565A双踪示波器为例进行介绍,示波器的面板如图2-5所示,它由三个部分组成,即显示部分、X轴插件和Y轴插件。
①显示部分 包括示波管屏幕和基本操作旋钮两个部分。
示波管屏幕(见图2-5)为波形显示的地方,屏幕上刻有8×10的等分坐标刻度,垂直方向的刻度用电压定标,水平方向用时间定标。下面以方波波形为例简单说明这个波形的基本参数,假如X轴插件中的TIME/DIV开关置于0.1ms/div,水平方向一个周期刚好;Y轴插件中的VOLTS/DIV开关置于0.2V/div,垂直方向为5格,可以算出,波形的周期为0.1ms/div×10div=1ms,电压幅值为0.2V/div×5div=1V,这是一个频率为1000Hz,电压幅值为1V的方波信号。
屏幕下方的旋钮为仪器的基本操作旋钮,其名称和作用如图2-6所示。
②X轴插件 X轴插件是示波器控制电子束水平扫描的系统,该部分旋钮的作用如图2-6(b)所示。
图2-6 示波器的旋钮及各插件的作用
这里说明一下“扫描扩展”。“扫描扩展”是加快扫描的装置,可以将水平扫描速度扩展10倍,扫描线长度也扩展相应倍数,主要用于观察波形的细节。比如,当仪器测试接近带宽上限的信号时,显示的波形周期太多,单个波形相隔太密不利于观察,如将几十个周期的波形扩展之后显示的只有几个波形了,适当调节X轴位移旋钮,使扩展之后的波形刚好落在坐标定度上,即可方便读出时间,扩展之后扫描时间误差将会增大,光迹的亮度也将变暗,测试时应当予以注意。
③Y轴插件 VP-5565A是双踪单时基示波器,可以同时测量两个相关的信号。电路结构上多了一个电子开关,且有相同的两套Y轴前置放大器,后置放大器是共用的,因此,面板上有CH1和CH2两个输入插座,两个灵敏度调节旋钮,一个用来转换显示方式的开关等。Y轴插件旋钮名称和作用如图2-6(c)所示。
单踪测量时,选择CH1通道或者CH2通道均可,输入插座、灵敏度微调和VOLTS/DIV开关、Y轴平衡、Y轴位移等与之对应就行了。
“VOLTS/DIV”旋钮,用于垂直灵敏度调节,单踪或者双踪显示时操作方法是相同的。该仪器最高灵敏度为5mV/div,最大输入电压为440V,为了不损坏仪器,操作者测试前应对被测信号的最大幅值有明确的了解,正确选择垂直衰减器。示波器测试的是电压幅值,其值与直流电压等效,与交流信号峰-峰值等效。
双踪显示时,可以根据被测信号或测试需要,有交替、相加、继续三种方式供选择。
所谓的交替工作方式,就是把两个输入信号轮流地显示在屏幕上,当扫描电路第一次扫描时,示波器显示出第一个波形;第二次扫描时,显示出第二个波形;以后的各次扫描,只是轮流重复显示这两个被测波形。这种显示电路技术的限制,在扫描时间长时,不适宜观测频率较低的信号。所谓的断续工作方式,就是在第一次扫描的第一瞬间显示出第一个被测波形的某一段,第二个瞬间显示出第二个被测信号的某一段,以后的各个瞬间,轮流显示出这两个被测波形的其余各段,经过若干次断续转换之后,屏幕上就可以显示出两个完整的波形。由于断续转换频率较高,显示每小段靠得很近,人眼看起来仍然是连续的波形,与交替显示方式刚好相反,这种方式不适宜观测较高频率的信号。相加工作方式实际上是把两个测试信号代数相加,当CH1和CH2两个通道信号同相时,总的幅值增加,当两个信号反相时,显示的是两个信号幅值之差。
双踪示波器一般有四根测试电缆,两根直通电缆,两根带有10∶1衰减的探头。直通电缆只能用于测量低频小信号,如音频信号,这是因为电缆本身的输入电容太大。衰减探头,可以有效地将电缆的分布电容隔离,还可以大大提高仪器接入电路时的输入阻抗,当然输入信号也受到衰减,在读取电压幅值时要把衰减考虑进去。
(2)示波器的应用 了解示波器面板上操作旋钮的功能,只能说明为实际操作做好了准备,要想用于维修实际,还必须进行一些基本的测试演练。维修中需要测试的信号波形千差万别,不可能全部列出来作为标准进行对比来确定故障,因此,从一些基本波形测试入手,学会识读,掌握测试技巧和要领,这样才能举一反三地用于维修实践。
示波器使用时应放在工作台上,屏幕要避开直射光,检测彩电之类的电器还要用隔离变压器与市电隔离;有些场合,为了避免干扰,仪器面板上专用接地插口要妥善接地。打开仪器之后,不要忙于接上测试信号,首先要将光点或光迹亮度、清晰度调节好,并将光迹移至合适位置,根据被测信号的幅值和时间选择好TIME/DIV与VOLTS/DIV旋钮,连接好测试电缆或探头,在与电路中的待测点连接时,应在电路测试点附近找到连接地线的装置,以便固定地线鳄鱼夹。
①测试前的校准 测试之前应对仪器进行一些常规校准,如垂直平衡、垂直灵敏度、水平扫描时间。校准垂直平衡时,将扫描方式置于自动扫描状态,在屏幕上形成水平扫描基线,调节Y轴微调,正常时,扫描线沿垂直方向应当没有明显变化,如果变化较大,调节平衡旋钮予以校正,一般这种校正需要反复进行几次才能达到最佳平衡;垂直灵敏度和扫描时间的校准,可输入仪器面板上频率为1000kHz、电压幅值为1V的方波信号进行,采用单踪显示方式进行(参见图2-7)调校时,如果显示的波形幅值、时间和形状总不能达到标准,表明该信号不准确,或示波器存在问题。
图2-7 垂直灵敏度与扫描时间校准
②波形测试的基本方法
a.电压幅值的测量 测量电压实际上就是测量信号波形的垂直幅度,被测信号在垂直方向占据的格数,与VOLTS/DIV所对应标称值的乘积为该信号的电压幅值。假设VOLTS/DIV开关置于0.5V/div,波形垂直方向占据5格,则这个信号的幅值为0.5V/div×5格=2.5V(定量测试电压时,垂直微调应当放在校准位置,在后面的章节中,凡是定量测试不再说明)。对于直流信号,由于电压值不随时间变化,其最大值和瞬时值是相同的,因此,示波器显示的光迹仅仅是一条在垂直方向产生位移的扫描直线。电压幅值包括直流幅值和交流幅值。
现代示波器垂直放大器都是直流器、宽带放大器,示波器测量电压的频率范围可以从零一直到数千兆赫兹,这是其他电压测量仪器很难实现的。图2-8(a)为幅度值的测试,对于直流很少采用示波器测试。
交流信号与直流电压不同,直流信号的幅值不随时间变化,交流信号则是随着时间在不断变化,对应不同的时间幅值不同(表现在波形的形状上)。大多数情况下,这些信号都是周期性变化的,一个周期的信号波形就能够帮助我们了解这个信号。
比较简单和常见的有正弦波、方波、锯齿波等,这些波形变化单一。而电视机中的彩条视频信号、灰度视频信号等是典型的复合信号,在一个周期内往往是几种不同的分量在幅度和时间上的不同组合,不仅需要测量它们的电压或时间,还要根据图形中的分量来具体区分。如一个行扫描周期的视频信号,其中还包括同步信号、色度信号等。下面列举几种信号具体说明。
波形幅值的测试是示波器最基本的,也是经常的操作。有些时候只需要测量幅值,操作过程相对可以简化,测试时先根据待测信号的可能幅度初步确定垂直衰减,并将后期直流微调置于校准,实际显示的波形以占据坐标的百分之七十左右为宜(过小则分辨率降低,过大则由于示波管屏幕的非线性也会增大误差)。垂直输入方式根据待测信号选择,如果是交流信号,采用AC;如果需要测量直流,采用DC。在不需要准确读出时间时,扫描时间等的设置可以随意一些,只要能够显示一个周期以上的波形,即使没有稳定同步,都是可以读出幅值的。
b.信号周期,时间间隔和频率的测试[图2-8(b)] 大多数交流信号都是周期性变化的,如我国的市电,变化(一个周期)的时间为20ms,电视机的场扫描信号一个周期也是20ms,行扫描信号的周期为64μs,当把这些信号用示波器显示出来之后,依据扫描速度开关(TIME/DIV)对应的标称值和波形在屏幕上占据的水平格数,就能读出这个信号的周期。周期和频率互为倒数关系,即f=1/T,因此,周期与频率之间是可以相互转换的。
图2-8 波形测试方法
(3)双踪波形信号相位比较 在实际应用中,有时需要比较两个信号相位,此时需用CH1、CH2同时输入信号,如图2-8(c)所示,通过图2-8(c)即可知道两信号的相位差值。
2.1.5 信号发生器
以YDC-868电脑存储型彩色电视信号发生器为例进行讲解。
YDC-868电脑存储型彩色电视信号发生器,系采用存储器、中央处理器、专用编码等高新技术器件组成,能产生16种理想图案,图像十分稳定、精确,彩色相位误差小于±3°。YDC-868电脑存储型彩色电视信号发生器外形如图2-9所示。
图2-9 YDC-868电脑存储型彩色电视信号发生器
(1)主要性能 本机由中央处理器、存储器、D/A转换电路、彩色编码电路、控制电路等组成,全机用11个大规模集成电路和六个晶体管组成,测试图形由存储器中软件产生彩条、电子圆、点阵、棋盘、中心十字线、各种单色面等十六种测试信号,图像清晰稳定,不受温度、湿度、电压的影响。实现了隔行扫描,其行场同步脉冲、均衡脉冲、色度信号、消隐信号等全部符合国标GB 3174的技术要求,单键选择图像、数码指示、全屏显示、电子音乐,并设有音频、视频输出口和音频、视频输入口。
(2)仪器产生的图像信号和伴音信号具有的功用
①八级竖彩条:用来校整电视机总的性能,进行比较测试,检验显像管的激励以及对彩色副载波的抑制度。对黑白电视机可检查视频增益和灰度级。
②电子圆:可直观地检查电视机的帧、行线性。
③中心十字线:调整帧幅和行幅,为图形的几何中心。
④格子和方格:调整帧、行线性之用,使图形的四个角以及中心的方格同等大小。同时检查同步、灰度、场频控制、图像纵横尺寸比、视频增益和对比度及亮度的调整。
⑤点子:调整聚焦,使之点子越小,则清晰度越高。
⑥白场:调白平衡用。
⑦红场:检查色纯度和测红电子枪。
⑧绿场:检查色纯度和测绿电子枪。
⑨蓝场:检查色纯度和测蓝电子枪。
VHF选择:用来选择VHF1~12频道讯号输出和38MC中频输出。
UHF选择:用来选择UHF13~56频道讯号输出。
伴音:6.5MHz、电子音乐调频、用来校对和检查伴音对图像讯号的干扰和整个声音通道。
1VP-P视频输出:用来检修视频通道用。
(3)技术参数 电视PAL-D制。
行频:(15625±1)Hz。
帧频:50Hz。
彩色副载波:4.43361875Hz±10Hz。
射频信号:868-1为1~12频道,868-2为1~56频道,868-3为1~56频道。
视频信号:AM负调制。
伴音信号:6.5MHz、FM调制电子音乐伴音。
视频输出:≥1VP-P负极性75Ω负载,868-3型除具有868-2的全部功能外,另有视频输入口,1VP-P;伴音输入口,600Ω,0dB±3dB。
可在任意频道上调制发射距离半径15m。
电源供给:180~240V,50Hz。
功耗:<7W。
外形尺寸:203mm×220mm×70mm标准塑料机箱。
(4)使用方法
①高频发射:拉出拉杆天线,打开本机电源,按图像选择键到所需的图像,转动频道选择钮到当地没有的电视频道,调节电视机频道与本机相同,适当移动天线的位置和方向,即可收到稳定的图像和伴音。
②视频输出:将本机的视频输出口与电视机视频输入口相连,即可收到稳定的图像信号。
③伴音输出:本伴音信号为6.5MHz调制后的信号,用来检查伴音通道。
④视频输入:将1VP-P的视频信号从机后图像输入口输入,微调伴音音量电位器即可听到清晰的伴音信号。
当开机后数码显示出现“日”字样,系是本机电源插头和电源插座接触不良,可将本机电源开关关掉5s后,再开机则本机工作正常,同时请检查电源电压是否过低。
2.1.6 电流表
电流表又称“安培表”,是测量电路中电流大小的工具,主要采用磁电系电表的测量机构,如图2-10所示。
图2-10 电流表
(1)电流测量电路 电流测量电路如图2-11所示,图中TA为电流互感器,每相一个,其一次绕组串接在主电路中,二次绕组各接一块电流表。三个电流互感器二次绕组接成星形,其公共点必须可靠接地。
图2-11 电流测量电路
(2)电流表的选择和使用注意事项 电流表的测量机构基本相同,但在测量线路中的连接有所不同。因此,在选择和使用电流表时应注意以下几点。
①类型的选择。当被测量是直流时,应选直流表,即磁电系测量机构的仪表。当被测量是交流时,应注意其波形与频率,若为正弦波,只需测出有效值即可换算为其他值(如最大值、平均值等),采用任意一种交流表即可;若为非正弦波,则应区分需测量的是什么值,有效值可选用磁系或铁磁电动系测量机构的仪表,平均值则选用整流系测量机构的仪表。电动系测量机构的仪表常用于交流电流和电压的精密测量。
②准确度的选择。因仪表的准确度越高,价格越贵,维修也较困难,而且,若其他条件配合不当,再高准确度等级的仪表,也未必能得到准确的测量结果。因此,在选用准确度较低的仪表可满足测量要求的情况下,就不要选用高准确度的仪表。通常0.1级和0.2级仪表作为标准表选用;0.5级和1.0级仪表作为实验室测量使用;1.5级以下的仪表一般作为工程测量选用。
③量程的选择。要充分发挥仪表准确度的作用,还必须根据被测量的大小,合理选用仪表量限,如选择不当,其测量误差将会很大。一般使仪表对被测量的指示大于仪表最大量程的1/2~2/3,而不能超过其最大量程。
④内阻的选择。选择仪表时,还应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻,否则会带来较大的测量误差。因内阻的大小反映仪表本身功率的消耗,所以,测量电流时,应选用内阻尽可能小的电流表。
⑤正确接线。测量电流时,电流表应与被测电路串联。测量直流电流时,必须注意仪表的极性,应使仪表的极性与被测量的极性一致。
⑥大电流的测量。测量大电流时,必须采用电流互感器,电流表的量程应与互感器二次的额定值相符,一般为5A。
⑦量程的扩大。当电路中的被测量超过仪表的量程时,可采用外附分流器,但应注意其准确度等级应与仪表的准确度等级相符。
另外,还应注意仪表的使用环境要符合要求,要远离外磁场。
2.1.7 电压表
电压表是测量电压的一种仪器,如图2-12所示。常用电压表的符号为V,在灵敏电流计里面有一个永磁体,在电流计的两个接线柱之间串联一个由导线构成的线圈,线圈放置在永磁体的磁场中,并通过传动装置与表的指针相连。大部分电压表都分为两个量程:0~3V,0~15V。电压表有三个接线柱,一个负接线柱,两个正接线柱,电压表的正极与电路的正极连接,负极与电路的负极连接。电压表是个相当大的电阻器,理想地认为是断路。
图2-12 电压表
(1)电压表的接线 采用一个转换开关和一块电压表测量三相电压的方式,测量三个线电压的电路如图2-13所示,其工作原理是:当扳动转换开关SA,使它的触点1-2、7-8分别接通时,电压表测量的是AB两相之间的电压UAB;扳动SA使触点5-6、11-12分别接通时,测量的是UBC;当扳动SA使其触点3-4、9-10分别接通时,测量的是UAC。
图2-13 电压测量电路
(2)电压表的选择和使用注意事项:电压表的测量机构基本相同,但在测量线路中的连接有所不同,因此在选择和使用电流表和电压表时应注意以下几点。
①类型的选择。当被测量是直流时,应选直流表,即磁电系测量机构的仪表。当被测量是交流时,应注意其波形与频率,若为正弦波,只需测出有效值即可换算为其他值(如最大值、平均值等),采用任意一种交流表即可;若为非正弦波,则应区分需测量的是什么值,有效值可选用磁系或铁磁电动系测量机构的仪表,平均值则选用整流系测量机构的仪表。电动系测量机构的仪表常用于交流电流和电压的精密测量。
②准确度的选择。因仪表的准确度越高,价格越贵,维修也较困难,而且,若其他条件配合不当,再高准确度等级的仪表,也未必能得到准确的测量结果。因此,在选用准确度较低的仪表可满足测量要求的情况下,就不要选用高准确度的仪表。通常0.1级和0.2级仪表作为标准表选用;0.5级和1.0级仪表作为实验室测量使用;1.5级以下的仪表一般作为工程测量选用。
③量程的选择。要充分发挥仪表准确度的作用,还必须根据被测量的大小,合理选用仪表量限,如选择不当,其测量误差将会很大。一般使仪表对被测量的指示大于仪表最大量程的1/2~2/3,而不能超过其最大量程。
④内阻的选择。选择仪表时,还应根据被测阻抗的大小来选择仪表的内阻,否则会带来较大的测量误差。因内阻的大小反映仪表本身功率的消耗,所以,测量电压时,应选用内阻尽可能大的电压表。
⑤正确接线。测量电压时,电压表应与被测电路并联。测量直流电压时,必须注意仪表的极性,应使仪表的极性与被测量的极性一致。
⑥高电压的测量。测量高电压时,必须采用电压互感器。电压表的量程应与互感器二次的额定值相符,一般为100V。
⑦量程的扩大。当电路中的被测量超过仪表的量程时,可采用外附分压器,但应注意其准确度等级应与仪表的准确度等级相符。另外,还应注意仪表的使用环境要符合要求,要远离外磁场。
⑧测电压时,必须把电压表并联在被测电路的两端。
⑨“+”“-”接线柱不能接反。
⑩正确选择量程。被测电压不要超过电压表的量程,使用时并联在电路中。
2.1.8 万用电桥
万用电桥是利用桥式电路平衡原理制成的仪器,分为直流电桥,交流电桥和交、直流电桥三大类,可用来测量电阻值、电容量、电感量、品质因数、损耗因数、阻抗等,适用于测量直流或低频范围内使用的元件,测量精度较高。
现以QS18A型万用电桥为例,介绍一下万用电桥的使用方法。QS18A型万用电桥是一种便携式交、直流电桥,采用一个9V叠层电池和6节一号1.5V电池供电,仪表机板如图2-14所示。
图2-14 仪表机板图
(1)旋钮及开关的作用 图2-14中各数字对应的旋钮及开关:
①接线柱 用来连接被测元件,在测量时最好将被测元件直接连接在接线柱上,若无法连接,可采用导线连接,导线应尽量短,必要时还应在测量结果中去除导线电阻,在测量有极性元件时“1”接正极,“2”接负极。
②外接插座 在使用外部音频信号源时,可在波段开关置于“外”时,由插座输入音频信号源;如果在测电容、电感时需外加直流偏置,可从此插座输入。
③拨动开关 在使用电桥内部1kHz的振荡信号作为电源时,此开关置于“内1kHz”位置;在使用外接插座输入的信号电源时,此开关置于“外”位置。
④量程选择开关 选择测量范围,各挡的指示值为该挡在测量时的最大值。
⑤损耗倍率开关 用于扩展损耗平衡的读数范围,一般情况下,测量空芯电感线圈时,置于“Q×1”位置;测量高Q值电感线圈和一般小损耗电容时,置于“D×0.01”位置;测量铁芯电感和损耗较大电容时,置于“D×1”位置。
⑥指示电表 用于指示电桥是否达到平衡,在电桥灵敏度最大时,电表指针指零,说明电桥达到平衡。
⑦电桥机壳接地端。
⑧电桥灵敏度调节旋钮 通过调节放大器的增益实现灵敏度调节,在粗调电桥平衡时,要降低电桥灵敏度,使电表指示小于满刻度,电桥快达到平衡时再逐步增大灵敏度,提高电桥测量的准确度。
⑨读数盘 调节两个读数盘可使电桥平衡,第一位读数盘为步进开关,每挡读数为量程指示的1/10,即0.1单位,第二位读数盘为连续调读数,满刻度为量程指示的1/10,分50小格,每小格为0.002单位。
⑩损耗微调旋钮 调节平衡时的损耗,一般情况下应置于“0”处。
损耗平衡调节 可指示被测电感、电容的损耗读数,该读数盘的读数乘以损耗倍率开关的指示,即为损耗值。
测量选择开关 测小于10Ω的电阻时应置于“R≤10”;测大于10Ω的电阻时应置于“R>10”;测电容时应置于“C”;测电感时应置于“L”;仪表不用时应置于“关”,即可切断内部电源。
(2)使用与测量
①电阻的测量 将被测电阻RX接在接线柱上,先估计一下被测电阻的大小,将测量选择开关和量程开关置于适当的位置,拨动开关置于“内1kHz”,损耗倍率开关与电阻测量无关。调节灵敏度旋钮,降低电桥灵敏度,使电表指示小于满刻度,分别调节两个读数盘,使电表指示为零。然后逐步增大电桥灵敏度,再调节两个读数盘,当灵敏度最大时,调节读数盘使电表指示为零或接近于零,说明电桥已达到平衡,记下电桥读数盘的读数,根据公式:RX=量程开关指示值×(第一位读数盘读数+第二位读数盘读数),求出被测电阻RX的值。例如:量程开关置于100Ω位置,第一位读数盘为0.8,第二位读数盘为0.055,则被测电阻RX=100×(0.8+0.055)=85.5Ω。
如果不能估计电阻大小,可将电阻接在“被测”接线柱上,第一位读数盘置于“0”处,第二位读数盘置于“0.05”处,量程放在任一挡上,调节灵敏度使电表指针指在50μA左右,测量选择开关置于“R>10”或“R≤10”,转动量程开关,找出电表指示最小的一挡,固定在该挡,逐步增大电桥灵敏度,调节第二位读数盘,使电表指示最小,这样可测出电阻的大概数值,再根据引数值选择合适量程,按照上面电阻的测量过程测出准确数值。
②电容的测量 将被测电容CX接在接线柱上,拨动开关置于“内1kHz”位置,测量选择开关置于“C”位置,估计一下被测电容容量的大小,量程开关置于适当的位置,如560pF电容,量程开关应置于1000pF挡,损耗倍率开关置于“D×0.01”(一般电容),若为大的电解电容应置于“D×1”,损耗平衡开关置于“1”处,损耗微调旋钮置于“0”,调节灵敏度旋钮,使电表指示小于满刻度,先调节电桥的两个读数盘,再调节损耗平衡,使电表指针指零。然后逐步增大电桥灵敏度,反复调节电桥读数盘和损耗平衡,直至灵敏度达到最大时,电表指针指零或接近指零,这时认为电桥已基本达到平衡,记下电桥读数盘读数和损耗平衡指示值,根据公式:CX=量程开关读数×(第一位读数盘值+第二位读数盘值)和DX=损耗倍率开关值×损耗平衡指示值,可得出被测电容容量和损耗值。例如:量程开关为1000pF,损耗倍率开关置于“D×0.01”处,电桥第一位读数盘读数为0.5,第二位读数盘读数为0.025,损耗平衡指示为1.5,则被测电容容量CX=1000×(0.5+0.025)=525pF;电容的损耗DX=0.01×1.5=0.015。
如果不能估计出电容容量和损耗的大小,可将量程开关置于100pF处,第一位读数盘置于“0”处,第二位读数盘置于“0.05”处,调节灵敏度使电表指示在50μA处,再转动量程开关,观察电表指示,若调到某一量程处时电表指示最小,则停在该挡,调节第二位读数盘使电表指示指零,然后逐步增大电桥灵敏度,分别调节损耗平衡和第二位读数盘,使电表指零或接近指零,此时得出电容的粗测值,根据粗测值选择适当量程测出电容准确的容量和损耗。
③电感的测量 将被测电感LX接在“被测”端上,拨动开关置于“内1kHz”位置,测量选择开关置于“L”位置,估计一下电感的大小,选择适当的量程,根据电感的结构选择损耗倍率开关位置,空芯电感应置于“Q×1”位置;铁芯电感应置于“D×1”位置;高Q值电感(如磁芯电感)应置于“D×0.01”位置,损耗平衡旋钮置于“1”左右,调节电桥灵敏度使电表指示小于满刻度,先调节两个读数盘,后调节损耗平衡,直到电桥灵敏度达到最大时,电表指针指零或接近于零,即电桥基本达到平衡。记下电桥读数盘的读数和损耗平衡的指示值,根据公式:LX=量程开关指示值×(读数盘第一位+第二位值)和QX=损耗倍率指示值×损耗平衡指示值,求出被测电感的电感量和电感线圈的Q值。例如:量程开关为100mH,损耗倍率开关为“Q×1”,电桥第一位读数盘读数为0.8,第二位读数盘读数为0.085,损耗平衡指示为2.5,则LX=100mH×(0.8+0.085)=88.5mH;QX=1×2.5=2.5。如果损耗倍率开关置于“D×1”或“D×0.01”位置,则Q值为1/D。
如果不能估计出电感的大小,采用的测量方法与测未知电容基本相同,但测量选择开关置于“L”,量程开关置于10μH,损耗倍率根据电感结构确定,其他参照测未知电容的步骤进行。
2.1.9 功率表
功率表主要用来测量电功率,实物如图2-15所示。
图2-15 功率表
在配电屏上常采用功率表(W)、功率因数表(cosϕ)、频率表(Hz)、三块电流表(A)经两个电流互感器TA和两个电压互感器TV的联合接线线路,如图2-16所示。
图2-16 功率表和功率因数表测量线路的方法
接线时注意以下几点:
①三相有功功率表(W)的电流线圈、三相功率因数表(cosϕ)的电流线圈以及电流表(A)的电流线圈,与电流互感器二次侧串联成电流回路,但A相、C相两电流回路不能互相接错。
②三相有功功率表(W)的电压线圈、三相功率因数表(cosϕ)的电压线圈,与电压互感器二次侧并联成电压回路,但各相电压相位不可接错。
③电流互感器二次侧“K2”或“—”端,与第三块电流表A末端相连接,并需作可靠接地。