1.3 任務3 常用電工儀器儀表的使用

布置任務

你會使用常用的電工儀器儀表嗎？讓我們一起來學習吧！

1.3.1 萬用表的使用

萬用表是一種多功能、多量程、多種電氣量的便攜式電測量儀表，其基本功能是測量電阻、電流和電壓。萬用表根據讀出的方式又分為指針式萬用表和數字式萬用表，廣泛應用于各個行業的電測量中，是電工維修人員及電子愛好者的必備儀表。

1.指針式萬用表的使用

圖1-32為MF47型指針式萬用表外觀結構圖，圖1-33所示為其表盤刻度線，從上往下數共有4條刻度線。

從上往下，第1條刻度線上標有“Ω”符號，表明是測量電阻時的指示線，標有“0～∞”刻度；第2條刻度線標有“，表明測量交流和直流電壓、電流時，從這條指示線上讀數，即直流電流和交流電壓讀數的共用刻度線；第3條刻度線是測量“10V”交流電壓的專用刻度線；第4條是音頻電平“dB”刻度線，用來測量分貝用。

量程轉換開關，可作360°旋轉。標有“Ω”字樣的為電阻檔，對應的量程通常有R×1Ω、R×10Ω、R×100Ω、R×1kΩ、R×10kΩ檔；當測量直流電壓時，將轉換開關撥至；測量交流電壓時，把轉換開關撥至電壓檔。

在轉換開關的下端標有“-”“+”符號，分別為黑表筆、紅表筆的插孔。

（1）使用方法

1）使用前，應按照表盤上“┴”“┌┐”符號，垂直或水平放置萬用表，檢查指針是否指在零位置，否則應調整機械調零旋鈕。

2）正確測量。

測量直流時，紅色表筆接高電位，黑色表筆接低電位。測量電壓時，萬用表與被測電路并聯。測量電流時，萬用表與被測電路串聯。

測量電阻時，需要使用表內電池做測試電源，應在測量前進行歐姆調零，即把兩表筆短接，同時調節面板上的歐姆調零旋鈕，使指針指在電阻標度尺的零刻度處。若調不到零，說明表內電池電壓過低，應更換電池。注意：紅色表筆與表內電池負極相接。

（2）注意事項

1）禁止用手接觸表筆的金屬部分，以保證人身安全和測量的準確度。

2）不允許帶電旋轉轉換開關，特別是在測量高電壓和電流時更應禁止，以防電弧燒毀轉換開關的觸頭。

3）萬用表使用完畢后，應將轉換開關轉換到交流電壓最高量程檔，以防止下次測量時，不檢查轉換開關的位置就用萬用表測量電壓而損壞萬用表。

4）萬用表長期不用時，應將表內電池取出，以防止電池漏液腐蝕表內電路。

2.數字萬用表的使用

現在，數字式測量儀表已成為主流，有取代模擬式儀表的趨勢。與模擬式儀表相比，數字式儀表靈敏度高、準確度高、顯示清晰、過載能力強、便于攜帶、使用更簡單。下面以VC97型數字萬用表為例，簡單介紹其使用方法和注意事項，VC97型數字萬用表外觀結構圖如圖1-34所示。

（1）使用方法

1）使用前，應認真閱讀有關的使用說明書，熟悉電源開關、量程開關、插孔及特殊插口的作用。

2）將電源開關置于ON位置。

3）交、直流電壓的測量：根據需要將量程開關撥至DCV（直流）或ACV（交流）的合適量程，紅表筆插入V/Ω孔，黑表筆插入COM孔，并將表筆與被測線路并聯，讀數即顯示。

4）交、直流電流的測量：將量程開關撥至DCA（直流）或ACA（交流）的合適量程，紅表筆插入mA孔（＜200mA時）或10A孔（＞200mA時），黑表筆插入COM孔，并將萬用表串聯在被測電路中即可。測量直流量時，數字萬用表能自動顯示極性。

5）電阻的測量：將量程開關撥至Ω的合適量程，紅表筆插入V/Ω孔，黑表筆插入COM孔。如果被測電阻值超出所選擇量程的最大值，萬用表將顯示“1”，這時應選擇更高的量程。測量電阻時，紅表筆為正極，黑表筆為負極，這與指針式萬用表正好相反。因此，測量晶體管、電解電容器等有極性的元器件時，必須注意表筆的極性。

（2）注意事項

1）如果無法預先估計被測電壓或電流的大小，則應先撥至最高量程檔測量一次，再視情況逐漸把量程減小到合適位置。測量完畢，應將量程開關撥到最高電壓檔，關閉電源。

2）滿量程時，儀表僅在最高位顯示數字“1”，其他位均消失，這時應選擇更高的量程。

3）測量電壓時，應將數字萬用表與被測電路并聯。測電流時應與被測電路串聯，測直流量時不必考慮正、負極性。

4）當誤用交流電壓檔去測量直流電壓，或者誤用直流電壓檔去測量交流電壓時，顯示屏將顯示“000”，或低位上的數字出現跳動。

5）禁止在測量高電壓（220V以上）或大電流（0.5A以上）時換量程，以防止產生電弧，燒毀開關觸點。

6）當顯示“'”“BATT”或“LOW BAT”時，表示電池電壓低于工作電壓。

1.3.2 絕緣電阻表的使用

在實際工作中常需要對電動機、電器和供電電路中絕緣材料性能的好壞作出判斷，以保證設備的正常運行和人身安全。絕緣材料性能好壞的一個重要指標，就是其絕緣電阻的大小。正常的絕緣電阻值一般在兆歐級。一般情況下，絕緣電阻都是用絕緣電阻表。來測量，可以分為指針式絕緣電阻表和數字式絕緣電阻表。用途是測試電路或電氣設備的絕緣狀況。標度尺的單位是“兆歐”，用“MΩ”來表示。絕緣電阻表的型號比較多。其額定電壓主要有500V、1000V、2500V。對于500V及以下的電路或電氣設備，應使用500V或1000V的絕緣電阻表。對于500V以上的電路或電氣設備，應使用1000V或2500V的絕緣電阻表。

1.指針式絕緣電阻表的使用

指針式絕緣電阻表有3個接線柱L、E和G，如圖1-35所示。

（1）使用方法

1）絕緣電阻表的開路校驗。

測量前應對絕緣電阻表進行開路校檢。絕緣電阻表“L”端與“E”端空載（開路）時由快到慢搖動絕緣電阻表1min（約120r/min），其指針應指向“∞”，表明開路試驗正常。

2）絕緣電阻表的短路校驗。

將絕緣電阻表“L”端與“E”端用接線夾相接，搖動手柄，指針應指在“0”位置，表明短路試驗正常。

3）絕緣電阻的測量。

測量前必須將被測電路或電氣設備的電源全部斷開，即不允許帶電測絕緣電阻。并且要查明電路或電氣設備上無人工作后方可進行。

絕緣電阻表使用的表線必須是絕緣線，且不宜采用雙股絞合絕緣線，其表線的端部應有絕緣護套；絕緣電阻表的線路端子“L”應接設備的被測相，接地端子“E”應接設備外殼及設備的非被測相，屏蔽端子“G”應接到保護環或電纜絕緣護層上，以減小絕緣表面泄漏電流對測量造成的誤差。

（2）注意事項

1）測試前必須將被測線路或電氣設備接地放電。

2）測試過程中，兩手不得同時接觸兩線夾的導電部分。

3）測量完畢應先拆線，后停止搖動手柄，以免被測設備反充電，燒壞儀表。

2.數字絕緣電阻表的使用

數字絕緣電阻表由中大規模集成電路組成，具有輸出功率大，短路電流值高，輸出電壓等級多等特點。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。下面以HN2671型數字絕緣電阻表為例，簡單介紹其使用方法和注意事項，數字絕緣電阻表結構圖如圖1-36所示。

（1）使用方法

1）測量時，開啟電源開關“ON”，選擇所需電壓等級，輕按一下指示燈，亮代表所選電壓檔，輕按一下高壓啟停鍵，高壓指示燈亮，LCD顯示的穩定數值即為被測的絕緣電阻值，關閉高壓時只需再按一下高壓鍵，關閉整機電源時按一下電源“OFF”。

2）啟動高壓后，機內定時器開始工作，1min后儀表自動報警5s，此時數值被鎖定，便于計算吸收比。

3）接線端子符號含義，測量絕緣電阻時，電路“L”與被測物同大地絕緣的導電部分相接，接地“E”與被測物體外殼或接地部分相接，屏蔽“G”與被測物體保護遮蔽部分相接或其他不參與測量的部分相接，以消除表泄漏所引起的誤差。測量電氣產品的元器件之間絕緣電阻時，可將“L”和“E”端接在任一組線頭上進行。如測量發電機相間絕緣時，三組可輪流交換，空出的一相應安全接地。

（2）注意事項

1）存放保管儀表時，應注意環境溫度和濕度，放在干燥通風的地方為宜，要防塵、防潮、防震、防酸堿及腐蝕氣體。

2）被測物體為正常帶電體時，必須先斷開電源，然后測量，否則會危及人身設備安全！絕緣電阻表E、L端子之間開啟高壓后有較高的直流電壓，在進行測量操作時人體各部分不可觸及。

3）絕緣電阻表配有電池組。當機內電池組電壓低于7.2V時，表頭左上角顯示欠壓符號“←”。提示要及時更換電池組，儀表長期不用時，應取下電池組。

1.3.3 接地電阻測試儀

接地絕緣電阻表又叫接地電阻絕緣電阻表、接地電阻表、接地電阻測試儀。接地絕緣電阻表按供電方式分為傳統的手搖式和電池驅動式；按顯示方式分為指針式和數字式；按測量方式分為打地樁式和鉗式。目前傳統的手搖接地絕緣電阻表幾乎無人使用，比較普及的是指針式或數字式接地絕緣電阻表，在電力系統以及電信系統比較普及的是鉗式接地絕緣電阻表。

1.指針式接地電阻測試儀的使用

絕緣電阻表的外形結構隨型號的不同稍有變化，但使用方法基本相同。測量儀還隨表附帶接地探測棒兩支，導線三根。指針式接地電阻測試儀及接線方法如圖1-37所示。

材料：兩根接地棒，一根40m接地線，一根20m接地線，一根5m的連接線，一個接地電阻絕緣電阻表。

使用方法如下：

1）拆開接地干線與接地體的連接點，或拆開接地干線上所有接地支線的連接點。

2）將兩根接地棒插入地面400mm深，一根離接地體40m遠，另一根離接地體20m遠。

3）把絕緣電阻表置于接地體近旁平整的地方，然后進行接線。

①用一根連接線連接表上接線樁E和接地裝置的接地體E′。

②用一根連接線連接表上接線樁C和離接地體40m遠的的接地棒C′。

③用一根連接線連接表上接線樁P和離接地體20m遠的接地棒P′。

4）根據被測接地體的接地電阻要求，調節好粗調旋鈕（上有三檔可調范圍）。

5）以約120r/min的速度均勻地搖動絕緣電阻表。當表針偏轉時，隨即調節微調撥盤，直至表針居中為止。以微調撥盤調定后的讀數乘以粗調定位倍數，即是被測接地體的接地電阻。例如微調讀數為0.6，粗調的電阻定位倍數是10，則被測的接地電阻是6Ω。

6）為了保證所測接地電阻阻值可靠，應改變方位重新進行復測。取幾次測得值的平均值作為接地體的接地電阻。

2.數字式接地電阻測試儀的使用

工作原理為由機內DC/AC變換器將直流變為交流的低頻恒流，經過輔助接地極C和被測物E組成回路，被測物上產生交流壓降，經輔助接地極P送入交流放大器放大，再經過檢波送入表頭顯示。借助倍率開關可得到三個不同的量限：0～2Ω、0～20Ω、0～200Ω。下面以HN2571型數字絕緣電阻表為例，簡單介紹其使用方法和注意事項，數字式接地電阻測試儀的結構圖如圖1-38所示。

（1）使用方法

1）將被測接地E（C2、P2）和電位探針P1及電流探針C1依直線彼此相距20m，使電位探針處于E、C中間位置，按要求將探針插入大地。

2）用專用導線將端子E（C2、P2）、P1、C1與探針所在位置對應連接。

3）開啟電源開關“ON”，選擇合適檔位輕按一下鍵，該檔指示燈亮，表頭LCD顯示的數值即為被測得的接地電阻值。

4）測量完畢按一下電源〈OFF〉鍵，儀表關機。

（2）注意事項

1）測量保護接地電阻時，一定要斷開電氣設備與電源連接點。在測量小于1Ω的接地電阻時，應分別用專用導線連在接地體上，C2在外側，P2在內側。

2）測量接地電阻時最好反復在不同的方向測量3～4次，取其平均值。

3）測量大型接地網接地電阻時，不能按一般接線方式測量，可參照電流表、電壓表測量法中的規定選定埋插點。

4）若測試回路不通或超量程時，表頭顯示“1”，說明溢出，應檢查測試回路是否連接好或是否超量程。

5）當電池電壓低于7.2V時，表頭顯示欠電壓符號“←”，表示電池電壓不足，此時應插上電源線由交流供電或打開儀器后蓋板更換電池。

6）存放保管表時，要注意環境溫度和濕度，應放在干燥通風的地方，避免受潮，防止酸堿及腐蝕氣體，不得雨淋、曝曬、跌落。

1.3.4 測量誤差

測量中，無論是采用什么樣的儀表、儀器和測量方法，測量結果與被測量的真實值（即實際值或簡稱真值）之間都會存在差異，這就是測量誤差，測量誤差可分為三類，即系統誤差、偶然誤差和疏忽誤差。

1.系統誤差

系統誤差的特點是測量結果總是向某一方向偏離，相對于真實值總是偏大或偏小，具有一定的規律性，產生的原因有以下幾種。

（1）儀表誤差

儀表在規定的正常工作條件下，由于儀表本身結構和制造工藝上的不完善所引起的誤差，稱為儀表的基本誤差。例如儀表偏轉軸的磨損、標尺刻度的不準等引起的誤差。由于在非正常工作條件下使用而引起的誤差，稱為儀表的附加誤差。例如外界電磁場的干擾所引起的誤差。

儀表誤差有兩種表示方法：

1）絕對誤差。

儀表的測量值A_X與真實值A₀之差，稱為絕對誤差，用Δ表示。

絕對誤差的單位與被測量的單位相同，絕對誤差在數值上有正、負之分。

2）相對誤差。

用絕對誤差無法比較兩次測量結果的準確性，要使兩次測量能夠進行比較必須采用相對誤差。

絕對誤差與被測量的真實值A₀之比，稱為相對誤差。用r表示，常寫成百分數。

（2）理論誤差或方法誤差

理論誤差或方法誤差是指實驗本身所依據的理論和公式的近似性，或者對實驗條件及測量方法考慮不周到帶來的系統誤差。例如未考慮儀表內阻對被接入電路的影響而造成的系統誤差。

（3）測量者個人因素造成的誤差

例如測量者反應速度的快慢，分辨能力的高低，個人的固有習慣等，致使讀數總是偏大或偏小。

2.偶然誤差

偶然誤差是由于某種偶然因素所造成的，其特點是在相同的測量條件下，有時偏大，有時偏小，無規律性，例如溫度、外界電磁場、電源頻率的偶然變化，即使采用同一個儀表去多次測量同一個量，也會得到不同的結果。

3.疏忽誤差

疏忽誤差是指測量結果出現明顯的錯誤，是由于實驗者的疏忽造成讀錯或記錯等。

實驗中的測量誤差雖然是不可避免的，但可以采取某些措施來減少或消除它們，措施如下：

1）從儀表和儀器設備本身考慮。

①對儀表要經常進行校正。

②避免用大量程儀表測量小的被測量。

③考慮儀表接入線路，儀表內阻對測量值的影響。

④儀表和儀器的安置方法要正確。

⑤要注意儀器設備的額定值。

2）從測量電路和測量方法考慮。

①選擇合理的測量電路。

②采用特殊的測量方法。

此外，對于偶然誤差的消除，可以通過多次重復測量，求得測量結果的平均值來獲得比較準確的結果，由于疏忽誤差較明顯，可將此測量結果舍棄。

1.3.5 電工儀器儀表任務實施

1.任務目標

1）熟悉實驗臺上各類電源及測量儀表的布局和使用方法。

2）了解萬用表的一般用途。

3）熟悉電工儀表測量誤差的計算方法。

2.學生工作頁

3.工作任務評價表

組別____________________姓名_________________學號_______________