第七章 电工仪表与测量

低压电工作业安全培训第四章电气测量安全技术第一节电工仪表基本知识第四节功率与电能的测量第二节电流与电压的测量第三节电阻的测量第五节万用表第六节直流电桥第七节相序表第八节仪表的维护与保养第一节电工仪表基本知识一.电工仪表种类（一）按工作原理分：按工作原理分类：主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表。此外,还有整流系仪表、铁磁电动系仪表等。（二）按精确度等级分：按精确度等级不同，电工仪表分为0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.5级、5.0级共七个等级。（三）按测量方法分：按测量方法分为直读式仪表和比较式仪表。二.电工仪表常用符号电工仪表常用符号见下表：第二节电流与电压的测量一.电流的测量（一）仪表形式和量程的选择（1）测量直流时，可使用磁电式、电磁式或电动式仪表，由于磁电式的灵敏度和准确度最高，所以使用最为普遍。（2）测量交流时，可使用电磁式、电动式或感应式等仪表，其中电磁式应用较多。（3）要根据待测电流的大小来选择适当的仪表，例如安培表、毫安表或微安表。（二）测量电流的接线（1）直流电流的测量：测量直流电流时，要注意仪表的极性和量程。（2）交流电流的测量：电流表的内阻越小，测出的结果越准确。A负载A负载(a)直接测量电流(b)电流表量程的扩大RARoIoIAI（三）钳形电流表1、钳形电流表的结构钳形电流表的最大优点是可以在不切断电路的情况下测量运行中的交流电动机的工作电流，从而很方便地了解电动机的工作状态。实际使用的钳形电流表分为指针式和数字式两大类。互感器式钳形电流表2、钳形电流表的工作原理*用钳形电流表测量电流时不用断开电路，使用非常方便。将闭合铁心张开，被测载流导线钳入铁心窗口中，一次绕组N1=1。铁心上绕有二次绕组，与测量表头连接，可直接读出被测电流的数值。*若被测电流较小，可将一次边绕成N匝，钳入铁心窗口，其测量值NII量测二.电压的测量1.电压表的形式和量程的选择电压表和电流表在结构上基本上是一样的，只是仪表的附加装置和在电路中的接法有所不同。2.电压表的接线方式测量电路的电压时，应将电压表并联在被测电压的两端，使用电磁式仪表测量直流电压时，还要注意仪表接线钮上的“+”“-”极性标记，不可接错。负载负载(a)直接测量电压(b)电压表量程的扩大VVRV+U－+Uｏ－Rｏ第三节电阻的测量兆欧表是一种专门用来测量电气设备绝缘电阻的便携式仪表。一般的兆欧表主要由手摇直流发电机、磁电系比率表以及测量线路组成。手摇直流发电机的额定电压主要有500V、1000V、2500V等几种。一绝缘电阻的测量兆欧表内部构造示意图(一)倍压整流电路目前生产的兆欧表许多也采用手摇交流发电机，输出的交流电压经过倍压整流后供给测量线路使用。但是不论采用何种电源，最终都要转换成直流电压。（二）兆欧表的工作原理被测电阻Rx接在“L”与“E”端钮之间。摇动直流发电机的手柄，发电机两端产生较高的直流电压，线圈1和线圈2同时通电。通过线圈1的电流Il与气隙磁场相互作用产生转动力矩M1；通过线圈2的电流I2也与气隙磁场相互作用产生反作用力矩M2，M1与M2方向相反.由于气隙磁场是不均匀的，所以转动力矩M1不仅与线圈1的电流I1成正比，而且还与线圈1所处的位置（用指针偏转角α表示）有关。兆欧表的工作原理兆欧表指针的偏转角α只取决于两个线圈电流的比值，而与其他因素无关。所以兆欧表能够克服手摇发电机电压不太稳定而对仪表指针偏转角产生影响的缺点。由于I2的大小一般不变，而随被测绝缘电阻Rx的改变而变化，所以可动部分的偏转角α能直接反映被测绝缘电阻的数值。兆欧表的标度尺注意：兆欧表的标度尺为反向刻度兆欧表外形图线路端钮L屏蔽端钮接地端钮E（三）兆欧表的选择、使用与维护选择兆欧表兆欧表的接线检查兆欧表步骤1选择兆欧表选择兆欧表的原则：一是其额定电压一定要与被测电气设备或线路的工作电压相适应。二是兆欧表的测量范围要与被测绝缘电阻的范围相符合，以免引起大的读数误差。步骤2兆欧表的接线兆欧表有三个接线端钮，分别标有L（线路）、E（接地）和G（屏蔽），使用时应按测量对象的不同来选用。当测量电力设备对地的绝缘电阻时，应将L接到被测设备上，E可靠接地即可。步骤3检查兆欧表开路试验在兆欧表未接通被测电阻之前,摇动手柄使发电机达到120r/min的额定转速,观察指针是否指在标度尺“∞”的位置。表笔分开兆欧表的开路试验步骤3检查兆欧表短路试验将端钮L和E短接，缓慢摇动手柄，观察指针是否指在标度尺的“0”位置。表笔短接兆欧表的短路试验测量时兆欧表的操作方法（四）使用兆欧表的注意事项测量绝缘电阻必须在被测设备和线路停电的状态下进行。对含有大电容的设备，测量前应先进行放电，测量后也应及时放电，放电时间不得小于2min，以保证人身安全。兆欧表与被测设备间的连接导线不能用双股绝缘线或绞线，应用单股线分开单独连接。摇动手柄时应由慢渐快至额定转速120r／min。在此过程中，若发现指针指零，应立即停止摇动手柄，避免表内线圈因发热而损坏。测量具有大电容设备的绝缘电阻，读数后不能立即停止摇动兆欧表，以防止已充电的设备放电而损坏兆欧表。此时应在读数后一边降低手柄转速，一边拆去接地线。在兆欧表停止转动和被测物充分放电之前，不能用手触及被测设备的导电部分。测量设备的绝缘电阻时，应记录测量时的温度、湿度、被测设备的状况等，以便于分析测量结果。测量绝缘电阻的结果如超过规定值，应及时进行处理，否则可能发生人身和设备的安全事故。二、接地电阻的测量接地：生产实际中，为了保证电气设备的安全和正常工作，电气设备的某些导电部分应与接地体用接地线进行连接。接地装置：接地线和接地体都采用金属导体制成。接地装置的接地电阻应包括接地线电阻、接地体电阻、接地体与土壤的接触电阻以及接地体与零电位（大地）之间的土壤电阻。接地电阻的大小主要和接地体与大地的接触面积及接触好坏有关，还与土壤的性质及湿度有关。接地的目的：为了保证人身和电气设备的安全以及设备的正常工作。如果接地电阻不符合要求，不但安全得不到保证，而且会造成严重的事故。因此，定期测量接地装置的接地电阻是安全用电的保障。测量接地电阻的方法有：电桥法，电流表—电压表法，补偿法等。（一）接地电阻测量仪的构造原理接地电阻测量仪主要由手摇交流发电机、电流互感器、电位器以及检流计组成。其附件有两根接地探针：P’叫电位探针，C’叫电流探针，三根导线（长5m的一根用于连接接地极，20m的一根用于连接电位探针，40m的用于连接电流探针）。被测接地电阻Rx位于接地体E’和P’之间，但不包括P’与C’之间的电阻Rc。被测接地电阻RX的值，由电流互感器的变流比K以及电位器的电阻RS来确定，而与RC无关。接地电阻测量仪原理示意图（二）、接地电阻测量仪简介ZC－8型接地电阻测量仪的外形与摇表相似，所以又称为接地摇表。外形图附件三根连接线电流和电位探针P2、C2可短接后引出一个端钮E，将E与被测接地极E，相接即可。端钮C1接电流探针，P1接电位探针。（二）接地电阻测量仪简介内部电路图注意：接地电阻测量仪应采用交流电源。（三）接地电阻测量仪的使用与维护测量变压器接地装置的接地电阻步骤1测量前的准备使用前先将设备与接地线断开。将仪表放平，然后进行机械调零。步骤2接地电阻测量仪的接线接地电阻测量仪的使用方法三端钮测量仪的接线测量小电阻的接线四端钮测量仪的接线步骤3接地电阻测量仪的读数将倍率开关置于最大倍数上，缓慢摇动发电机手柄，同时转动“测量标度盘”，使检流计指针处于中心线位置上。当检流计接近平衡时，要加快摇动手柄，使发电机转速升至额定转速120r／min，同时调节“测量标度盘”，使检流计指针稳定指在中心线位置。此时即可读取RS的数值。接地电阻＝倍率×测量标度盘读数（RS）步骤4接地电阻测量仪的保养每次测量完毕后，将探针拔出后擦干净，导线整理好以便下次使用。将仪表存放于干燥、避光、无震动的场合。仪表运输及使用时应小心轻放，避免振动，以防轴尖宝石轴承受损而影响指示。（四）使用接地电阻测量仪的注意事项当检流计的灵敏度过高时，可将电位探针插入土壤中浅一些。当检流计的灵敏度不够时，可沿电位探针和电流探针注水湿润。当接地极E‘和电流探针C’之间距离大于40m时，电位探针P‘的位置可插在E’、C‘中间直线几米以外，其测量误差可忽略不计。当接地极E’和电流探针C‘之间距离小于40m时，则应将电位探针P’插于E‘与C’的直线中间。第四节电能的测量一感应系电能表的结构计度器的结构感应系电能表的主要组成部分有：驱动元件用来产生转动力矩。转动元件由铝盘和转轴组成。仪表工作时，驱动元件产生的转动力矩将驱使铝盘转动。制动元件由永久磁铁组成。用来在铝盘转动时产生制动力矩，使铝盘的转速与被测功率成正比。计度器（也称积算机构）用来计算铝盘的转数，实现累计电能的目的。它包括安装在转轴上的齿轮、滚轮以及计数器等。电能表最终通过计数器直接显示出被测电能的数值。制动力矩的产生单相感应系电能表的原理接线图与功率表相似，不同之处是电能表的电压线圈没有串联分压电阻。二感应系电能表的工作原理三单相电能表的接线单相电能表的接线应遵从发电机端守则，即电能表的电流线圈与负载串联，电压线圈与负载并联，两线圈的发电机端应接电源的同一极性端。单相电能表的接线方法四、三相三线有功电能表三相三线电能表由两只单相电能表的测量机构组合而成。将它接入电路后，作用在转轴上的总转矩等于两组元件产生的转矩之和，并与三相电路的有功功率成正比。因此，铝盘的转数可以反映有功电能的大小，并通过计度器直接显示出三相电能的数值。三相三线电能表三相三线电能表的接线：三相三线电能表的接线方法与两表法测量功率的接线方法相同。按规定，对低压供电线路，其负荷电流为80A及以下时，宜采用直接接入式电能表。•若负荷电流为80A以上时，宜采用经电流互感器接入式电能表。五三相四线有功电能表三相四线电能表由三只单相电能表的测量机构组合而成。目前常见的DT862型三相四线有功电能表的外形与三相三线有功电能表的外形完全一样。当负载电流为80A以上时，也应配以电流互感器使用。电能表在通过仪用互感器接入电路时，必须注意互感器接线端的极性，以便使电能表的接线仍能满足发电机端守则。三相有功电能表和无功电能表与仪用互感器的联合接线六、电能表的读数对直接接入电路的电能表，以及与所标明的互感器配套使用的电能表，都可以直接从电能表上读取被测电能。当电能表上标有“10×kW·h”，或“100×kW·h”字样时，应将表的读数乘以10或100倍，才是被测电能的实际值。七电能表的安装要求通常要求电能表与配电装置装在一处。安装电能表的木板正面及四周边缘应涂漆防潮。木板应为实板，且厚度不应小于20mm。木板必须坚实干燥，不应有裂缝，拼接处要紧密平整。电能表应安装在配电装置的左方或下方。安装高度应在0.6～1.8m范围内（表水平中心线距地面尺寸）。电能表要安装在干燥、无振动和无腐蚀气体的场所。不同电价的用电线路应分别装表，同一电价的用电线路应合并装表。电能表安装要牢固垂直。每只表除挂表螺丝外，至少应有一只定位螺钉，使表中心线向各方向倾斜度不大于1°，否则会影响电能表的准确度。第五节万用表（一）模拟万用表的组成万用表测量线路测量机构转换开关一万用表万用表是一种多功能，多用途和多量程的直读式仪表。500型万用表外形图机械调零转换开关S2转换开关S1欧姆调零500型万用表内部结构图转换开关S1转换开关S2（二）数字式万用表的组成数字式电压基本表的结构方框图二万用表工作原理（一）模拟万用表的工作原理模拟式万用表的工作原理是建立在欧姆定律和电阻串并联的基础之上的。（二）数字式万用表的工作原理数字式万用表的工作原理是利用分压电阻来扩大电压量程的。三万用表的使用使用之前要调零；要正确接线；要正确选择测量挡位；要正确读数；要注意操作安全。（一）模拟万用表1.使用之前要调零在使用万用表之前要先进行机械调零。在测