1.3 任务3 常用电工仪器仪表的使用

布置任务

你会使用常用的电工仪器仪表吗？让我们一起来学习吧！

1.3.1 万用表的使用

万用表是一种多功能、多量程、多种电气量的便携式电测量仪表，其基本功能是测量电阻、电流和电压。万用表根据读出的方式又分为指针式万用表和数字式万用表，广泛应用于各个行业的电测量中，是电工维修人员及电子爱好者的必备仪表。

1.指针式万用表的使用

图1-32为MF47型指针式万用表外观结构图，图1-33所示为其表盘刻度线，从上往下数共有4条刻度线。

从上往下，第1条刻度线上标有“Ω”符号，表明是测量电阻时的指示线，标有“0～∞”刻度；第2条刻度线标有“，表明测量交流和直流电压、电流时，从这条指示线上读数，即直流电流和交流电压读数的共用刻度线；第3条刻度线是测量“10V”交流电压的专用刻度线；第4条是音频电平“dB”刻度线，用来测量分贝用。

量程转换开关，可作360°旋转。标有“Ω”字样的为电阻档，对应的量程通常有R×1Ω、R×10Ω、R×100Ω、R×1kΩ、R×10kΩ档；当测量直流电压时，将转换开关拨至；测量交流电压时，把转换开关拨至电压档。

在转换开关的下端标有“-”“+”符号，分别为黑表笔、红表笔的插孔。

（1）使用方法

1）使用前，应按照表盘上“┴”“┌┐”符号，垂直或水平放置万用表，检查指针是否指在零位置，否则应调整机械调零旋钮。

2）正确测量。

测量直流时，红色表笔接高电位，黑色表笔接低电位。测量电压时，万用表与被测电路并联。测量电流时，万用表与被测电路串联。

测量电阻时，需要使用表内电池做测试电源，应在测量前进行欧姆调零，即把两表笔短接，同时调节面板上的欧姆调零旋钮，使指针指在电阻标度尺的零刻度处。若调不到零，说明表内电池电压过低，应更换电池。注意：红色表笔与表内电池负极相接。

（2）注意事项

1）禁止用手接触表笔的金属部分，以保证人身安全和测量的准确度。

2）不允许带电旋转转换开关，特别是在测量高电压和电流时更应禁止，以防电弧烧毁转换开关的触头。

3）万用表使用完毕后，应将转换开关转换到交流电压最高量程档，以防止下次测量时，不检查转换开关的位置就用万用表测量电压而损坏万用表。

4）万用表长期不用时，应将表内电池取出，以防止电池漏液腐蚀表内电路。

2.数字万用表的使用

现在，数字式测量仪表已成为主流，有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高、准确度高、显示清晰、过载能力强、便于携带、使用更简单。下面以VC97型数字万用表为例，简单介绍其使用方法和注意事项，VC97型数字万用表外观结构图如图1-34所示。

（1）使用方法

1）使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔及特殊插口的作用。

2）将电源开关置于ON位置。

3）交、直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V/Ω孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读数即显示。

4）交、直流电流的测量：将量程开关拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA时），黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。

5）电阻的测量：将量程开关拨至Ω的合适量程，红表笔插入V/Ω孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。

（2）注意事项

1）如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程档测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压档，关闭电源。

2）满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其他位均消失，这时应选择更高的量程。

3）测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。

4）当误用交流电压档去测量直流电压，或者误用直流电压档去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。

5）禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。

6）当显示“'”“BATT”或“LOW BAT”时，表示电池电压低于工作电压。

1.3.2 绝缘电阻表的使用

在实际工作中常需要对电动机、电器和供电电路中绝缘材料性能的好坏作出判断，以保证设备的正常运行和人身安全。绝缘材料性能好坏的一个重要指标，就是其绝缘电阻的大小。正常的绝缘电阻值一般在兆欧级。一般情况下，绝缘电阻都是用绝缘电阻表。来测量，可以分为指针式绝缘电阻表和数字式绝缘电阻表。用途是测试电路或电气设备的绝缘状况。标度尺的单位是“兆欧”，用“MΩ”来表示。绝缘电阻表的型号比较多。其额定电压主要有500V、1000V、2500V。对于500V及以下的电路或电气设备，应使用500V或1000V的绝缘电阻表。对于500V以上的电路或电气设备，应使用1000V或2500V的绝缘电阻表。

1.指针式绝缘电阻表的使用

指针式绝缘电阻表有3个接线柱L、E和G，如图1-35所示。

（1）使用方法

1）绝缘电阻表的开路校验。

测量前应对绝缘电阻表进行开路校检。绝缘电阻表“L”端与“E”端空载（开路）时由快到慢摇动绝缘电阻表1min（约120r/min），其指针应指向“∞”，表明开路试验正常。

2）绝缘电阻表的短路校验。

将绝缘电阻表“L”端与“E”端用接线夹相接，摇动手柄，指针应指在“0”位置，表明短路试验正常。

3）绝缘电阻的测量。

测量前必须将被测电路或电气设备的电源全部断开，即不允许带电测绝缘电阻。并且要查明电路或电气设备上无人工作后方可进行。

绝缘电阻表使用的表线必须是绝缘线，且不宜采用双股绞合绝缘线，其表线的端部应有绝缘护套；绝缘电阻表的线路端子“L”应接设备的被测相，接地端子“E”应接设备外壳及设备的非被测相，屏蔽端子“G”应接到保护环或电缆绝缘护层上，以减小绝缘表面泄漏电流对测量造成的误差。

（2）注意事项

1）测试前必须将被测线路或电气设备接地放电。

2）测试过程中，两手不得同时接触两线夹的导电部分。

3）测量完毕应先拆线，后停止摇动手柄，以免被测设备反充电，烧坏仪表。

2.数字绝缘电阻表的使用

数字绝缘电阻表由中大规模集成电路组成，具有输出功率大，短路电流值高，输出电压等级多等特点。工作原理为由机内电池作为电源经DC/DC变换产生的直流高压由E极出经被测试品到达L极，从而产生一个从E到L极的电流，经过I/V变换经除法器完成运算直接将被测的绝缘电阻值由LCD显示出来。下面以HN2671型数字绝缘电阻表为例，简单介绍其使用方法和注意事项，数字绝缘电阻表结构图如图1-36所示。

（1）使用方法

1）测量时，开启电源开关“ON”，选择所需电压等级，轻按一下指示灯，亮代表所选电压档，轻按一下高压启停键，高压指示灯亮，LCD显示的稳定数值即为被测的绝缘电阻值，关闭高压时只需再按一下高压键，关闭整机电源时按一下电源“OFF”。

2）启动高压后，机内定时器开始工作，1min后仪表自动报警5s，此时数值被锁定，便于计算吸收比。

3）接线端子符号含义，测量绝缘电阻时，电路“L”与被测物同大地绝缘的导电部分相接，接地“E”与被测物体外壳或接地部分相接，屏蔽“G”与被测物体保护遮蔽部分相接或其他不参与测量的部分相接，以消除表泄漏所引起的误差。测量电气产品的元器件之间绝缘电阻时，可将“L”和“E”端接在任一组线头上进行。如测量发电机相间绝缘时，三组可轮流交换，空出的一相应安全接地。

（2）注意事项

1）存放保管仪表时，应注意环境温度和湿度，放在干燥通风的地方为宜，要防尘、防潮、防震、防酸碱及腐蚀气体。

2）被测物体为正常带电体时，必须先断开电源，然后测量，否则会危及人身设备安全！绝缘电阻表E、L端子之间开启高压后有较高的直流电压，在进行测量操作时人体各部分不可触及。

3）绝缘电阻表配有电池组。当机内电池组电压低于7.2V时，表头左上角显示欠压符号“←”。提示要及时更换电池组，仪表长期不用时，应取下电池组。

1.3.3 接地电阻测试仪

接地绝缘电阻表又叫接地电阻绝缘电阻表、接地电阻表、接地电阻测试仪。接地绝缘电阻表按供电方式分为传统的手摇式和电池驱动式；按显示方式分为指针式和数字式；按测量方式分为打地桩式和钳式。目前传统的手摇接地绝缘电阻表几乎无人使用，比较普及的是指针式或数字式接地绝缘电阻表，在电力系统以及电信系统比较普及的是钳式接地绝缘电阻表。

1.指针式接地电阻测试仪的使用

绝缘电阻表的外形结构随型号的不同稍有变化，但使用方法基本相同。测量仪还随表附带接地探测棒两支，导线三根。指针式接地电阻测试仪及接线方法如图1-37所示。

材料：两根接地棒，一根40m接地线，一根20m接地线，一根5m的连接线，一个接地电阻绝缘电阻表。

使用方法如下：

1）拆开接地干线与接地体的连接点，或拆开接地干线上所有接地支线的连接点。

2）将两根接地棒插入地面400mm深，一根离接地体40m远，另一根离接地体20m远。

3）把绝缘电阻表置于接地体近旁平整的地方，然后进行接线。

①用一根连接线连接表上接线桩E和接地装置的接地体E′。

②用一根连接线连接表上接线桩C和离接地体40m远的的接地棒C′。

③用一根连接线连接表上接线桩P和离接地体20m远的接地棒P′。

4）根据被测接地体的接地电阻要求，调节好粗调旋钮（上有三档可调范围）。

5）以约120r/min的速度均匀地摇动绝缘电阻表。当表针偏转时，随即调节微调拨盘，直至表针居中为止。以微调拨盘调定后的读数乘以粗调定位倍数，即是被测接地体的接地电阻。例如微调读数为0.6，粗调的电阻定位倍数是10，则被测的接地电阻是6Ω。

6）为了保证所测接地电阻阻值可靠，应改变方位重新进行复测。取几次测得值的平均值作为接地体的接地电阻。

2.数字式接地电阻测试仪的使用

工作原理为由机内DC/AC变换器将直流变为交流的低频恒流，经过辅助接地极C和被测物E组成回路，被测物上产生交流压降，经辅助接地极P送入交流放大器放大，再经过检波送入表头显示。借助倍率开关可得到三个不同的量限：0～2Ω、0～20Ω、0～200Ω。下面以HN2571型数字绝缘电阻表为例，简单介绍其使用方法和注意事项，数字式接地电阻测试仪的结构图如图1-38所示。

（1）使用方法

1）将被测接地E（C2、P2）和电位探针P1及电流探针C1依直线彼此相距20m，使电位探针处于E、C中间位置，按要求将探针插入大地。

2）用专用导线将端子E（C2、P2）、P1、C1与探针所在位置对应连接。

3）开启电源开关“ON”，选择合适档位轻按一下键，该档指示灯亮，表头LCD显示的数值即为被测得的接地电阻值。

4）测量完毕按一下电源〈OFF〉键，仪表关机。

（2）注意事项

1）测量保护接地电阻时，一定要断开电气设备与电源连接点。在测量小于1Ω的接地电阻时，应分别用专用导线连在接地体上，C2在外侧，P2在内侧。

2）测量接地电阻时最好反复在不同的方向测量3～4次，取其平均值。

3）测量大型接地网接地电阻时，不能按一般接线方式测量，可参照电流表、电压表测量法中的规定选定埋插点。

4）若测试回路不通或超量程时，表头显示“1”，说明溢出，应检查测试回路是否连接好或是否超量程。

5）当电池电压低于7.2V时，表头显示欠电压符号“←”，表示电池电压不足，此时应插上电源线由交流供电或打开仪器后盖板更换电池。

6）存放保管表时，要注意环境温度和湿度，应放在干燥通风的地方，避免受潮，防止酸碱及腐蚀气体，不得雨淋、曝晒、跌落。

1.3.4 测量误差

测量中，无论是采用什么样的仪表、仪器和测量方法，测量结果与被测量的真实值（即实际值或简称真值）之间都会存在差异，这就是测量误差，测量误差可分为三类，即系统误差、偶然误差和疏忽误差。

1.系统误差

系统误差的特点是测量结果总是向某一方向偏离，相对于真实值总是偏大或偏小，具有一定的规律性，产生的原因有以下几种。

（1）仪表误差

仪表在规定的正常工作条件下，由于仪表本身结构和制造工艺上的不完善所引起的误差，称为仪表的基本误差。例如仪表偏转轴的磨损、标尺刻度的不准等引起的误差。由于在非正常工作条件下使用而引起的误差，称为仪表的附加误差。例如外界电磁场的干扰所引起的误差。

仪表误差有两种表示方法：

1）绝对误差。

仪表的测量值A_X与真实值A₀之差，称为绝对误差，用Δ表示。

绝对误差的单位与被测量的单位相同，绝对误差在数值上有正、负之分。

2）相对误差。

用绝对误差无法比较两次测量结果的准确性，要使两次测量能够进行比较必须采用相对误差。

绝对误差与被测量的真实值A₀之比，称为相对误差。用r表示，常写成百分数。

（2）理论误差或方法误差

理论误差或方法误差是指实验本身所依据的理论和公式的近似性，或者对实验条件及测量方法考虑不周到带来的系统误差。例如未考虑仪表内阻对被接入电路的影响而造成的系统误差。

（3）测量者个人因素造成的误差

例如测量者反应速度的快慢，分辨能力的高低，个人的固有习惯等，致使读数总是偏大或偏小。

2.偶然误差

偶然误差是由于某种偶然因素所造成的，其特点是在相同的测量条件下，有时偏大，有时偏小，无规律性，例如温度、外界电磁场、电源频率的偶然变化，即使采用同一个仪表去多次测量同一个量，也会得到不同的结果。

3.疏忽误差

疏忽误差是指测量结果出现明显的错误，是由于实验者的疏忽造成读错或记错等。

实验中的测量误差虽然是不可避免的，但可以采取某些措施来减少或消除它们，措施如下：

1）从仪表和仪器设备本身考虑。

①对仪表要经常进行校正。

②避免用大量程仪表测量小的被测量。

③考虑仪表接入线路，仪表内阻对测量值的影响。

④仪表和仪器的安置方法要正确。

⑤要注意仪器设备的额定值。

2）从测量电路和测量方法考虑。

①选择合理的测量电路。

②采用特殊的测量方法。

此外，对于偶然误差的消除，可以通过多次重复测量，求得测量结果的平均值来获得比较准确的结果，由于疏忽误差较明显，可将此测量结果舍弃。

1.3.5 电工仪器仪表任务实施

1.任务目标

1）熟悉实验台上各类电源及测量仪表的布局和使用方法。

2）了解万用表的一般用途。

3）熟悉电工仪表测量误差的计算方法。

2.学生工作页

3.工作任务评价表

组别____________________姓名_________________学号_______________