电工实作（教材） - 图文

第三部份：电工实训

电工测量

电工测量的过程，是将被测的电量或磁量与同类标准量相比较的过程，根据比较的方法不同，测量的方法也不一样。所以在测量中除了应正确选择仪表和正确使用仪表之外，还要掌握正确的测量方法。

第一节 电工仪表基本知识

一、电工仪表种类

(1)按照工作原理，电工仪表分为磁电式、电磁式、电动式、感应式等仪表。

磁电式仪表由固定的永久磁铁、可转动的线圈及转轴、游丝、指针、机械调零机构等组成。线圈位于永久磁铁的极靴之间。当线圈中流过直流电流时，线圈在永久磁铁的磁场中受力，并带动指针、转轴克服游丝的反作用力而偏转。当电磁作用力与反作用力平衡时，指针停留在某一确定位置，刻度盘上给出一相应的读数。机械调零机构用于校正零位误差，在没有测量讯号时借以将仪表指针调到指向零位。磁电式仪表的灵敏度和精确度较高、刻度盘分度均匀。磁电式仪表必须加上整流器才能用于交流测量，而且过载能力较小。磁电式仪表多用来制作携带式电压表、电流表等表计。

电磁式仪表由固定的线圈、可转动的铁芯及转轴、游丝、指针、机械调零机构等组成。铁芯位于线圈的空腔内。当线圈中流过电流时，线圈产生的磁场使铁芯磁化。铁芯磁化后受到磁场力的作用并带动指针偏转。电磁式仪表过载能力强，可直接用于直流和交流测量。电磁

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式仪表的精度较低；刻度盘分度不均匀；容易受外磁场干扰，结构上应有抗干扰设计。电磁式仪表常用来制作配电柜用电压表、电流表等表计。

电动式仪表由固定的线圈、可转动线圈及转轴、游丝、指针、机械调零机构等组成。当两个线圈中都流过电流时，可转动线圈受力并带动指针偏转。电动式仪表可直接用于交、直流测量；精度较高。电动式仪表制作电压表或电流表时，刻度盘分度不均匀(制作功率表时，刻度盘分度均匀)；结构上也应有抗干扰设计。电动式仪表常用来制作功率表、功率因数表等表计。

感应式仪表由固定的开口电磁铁、永久磁铁、可转动铝盘及转轴、计数器等组成。当电磁铁线圈中流过电流时，铝盘里产生涡流，涡流与磁场相互作用使铝盘受力转动，计数器计数。铝盘转动时切割永久磁铁的磁场产生反作用力矩。感应式仪表用于计量交流电能。 (2)按精确度等级，电工仪表分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等七级。仪表精确度K％用引用相对误差表示，如下式所示，式中m和Am分别为最大绝对误差和仪表量限。例如，0.5级仪表的引用相对误差为0.5％。 K％=

|△m|×100% Am (3)按照测量方法，电工仪表主要分为直读式仪表和比较式仪表。前者根据仪表指针所指位置从刻度盘上直接读数，如电流表、万用电表、兆欧表等。后者是将被测量量与已知的标准量进行比较来测量，如电桥、接地电阻测量仪等。

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此外，按读数方式可分为指针式、光标式、数字式等仪表；按安装方式可分为携带式和固定安装式仪表；按防护型式还可分为若干等级。

二、电工仪表常用符号

为了便于使用了解仪表的性能和使用范围，在仪表的刻度盘上标有一些符号。电工仪表的常用符号见表19-1。

表19-1 电工仪表的常用符号

符号 符号内容 磁电式仪表 电磁式仪表 电动式仪表 整流磁电式仪表 磁电比率式仪表 感应式仪表 符号 符号内容 精度等级1.5级 外磁场防护等级Ⅲ级 耐压试验2kV 水平放置使用 垂直安装使用 倾斜60°安装使用 第二节 电流和电压的测量

一、电流的测量

1．仪表型式和量程的选择

(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

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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。使被测的电流处于该电表的量程之内，如被测的电流大于所选电流表的最大量程，电流表就有因过载而被烧坏的危险。因此，在测量之前，要对被测电流的大小有个估计。或先使用较大量程的电流表来试测，然后，再换用一个适当量程的仪表。

2．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(图19-1)。在用带有分流器的仪表测量时，应将分流器的电流端钮(外侧二个端钮)接入电路中(图19-2)，图19-1，电流表直接接入法由表头引出的外附定值导线应接在分流器的电位端钮上。

图19-l 测直流电直接接入法 图19-2带有分流器的接入法 (2)交流电流的测量：测量单相交流电的接线如图19-3所示。在测量大容量的交流电时，常借助于电流互感器来扩大电表的量程，其接线方式如图19-4所示。电流表的内阻越小，测出的结果越准确。例如C30-A型0.1级船用仪表，量程为0～3A档的内阻只有0.025Ω。

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图19-3测交流电直接接入法 图19-4通过电流互感器测量

交流电流的接线图

二、电压的测量

l. 电压表的型式和量程的选择

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。电压表的选择方式与电流表的选择方式相同，例如，根据被测电压的大小，选用伏特表或毫伏表。工厂内低压配电装置的电压一般为380／220V，所以，在进行测量时，应使用量程大于450V的仪表，如不当心，选用量程低于被测电压的仪表，就可能使仪表损坏。 2．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，如图19-5所示。使用磁电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。

600V以上的交流电压，一般不直接接入电压表。工厂中变压系统的电压，均要通过电压互感器，将二次侧的电压变换到100V，再进行测量。其接线法如图19-6。电压表的内阻越大，所产生的误差越小，准确度越高。例如C50-V型0.1级直流电压表的内阻约为1kΩ/V。

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图19-5电压表的接线 图19-6通过电压互感器测量

单相交流电压的接线图

第三节 功率的测量

由于交流电功率P=U Icos?，所以一定要用电动式或感应式瓦特表来测量，而不能用一个电压表和一个电流表来测量，由于电动式或感应式瓦特表的指针偏转角是与U Icos?成正比的，所以，可以用来测量交流电功率。

注意，在测量中，可能出现一种情况，即瓦特表的接法是正确的，而指针却反转，这是由于功率的实际输送方向与预期方向相反的缘故，这时应把电流线圈的两端换接一下，以便取得正确的读数。但是，不应该去换接电压线圈的两个端线。因为，电压线圈中还串联着一个很大的附加电阻R，线间电压的绝大部分都分配在这个电阻上，如果把电压线圈的两个端线一换接，则两个线圈的端电位差将等于电路的电压，由于这两个线圈的位置是很靠近的，在这种电压下，可能引起线圈绝缘损坏。同时，由于两个不同电位的线圈之间将出现静电作用而使测量结果的误差增大。这种错误接法如图19-7所示。

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图19-7 瓦特表的错误接法（R为附加电阻） 一、用单相功率表测量三相功率

1．测量三相四线负荷对称的三相电路功率

可用一只单相功率表Pw就能测出，此时功率表的电流线圈通过一相电流，电压线圈接入相电压，读数是一相的有功功率，只要将这个读数乘以3，即为三相负荷的总功率。接线如图19-8所示。

图19-8一只功率表测量接线图

2．测量三相负荷不对称的三相四线制电路中的功率

需要用三只单相功率表来测量三相的总功率，接线如图19-9所

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示。每一只功率表分别测出每一相的有功功率，将三只功率表的读数相加，就是三相负荷的总功率。

P=P1+P2+P3

图19-9三只功率表测量接线图

3．测量三相三线制电路中的功率

不论负荷是否对称，可用两只单相功率表便可测量三相总功率。 两只表的电流线圈分别串联接入任意两相电流，两只表的电压线圈的一端分别接在两只功率表电流线圈所在的一相，另一端接在没有接功率表的第三相，则两只功率表的读数之和就是三相负荷的总功率(接线如图19-10所示)。

P=P1+P2

图19—10两只功率表测量接线图

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二、用三相有功功率表测量三相有功功率

(1)三相三线制电路中，可采用三相二元件有功功率表。它实质上是将两只单相功率表组装在一起的仪表，测量机构装在一个壳内，两个可动线圈共同作用于一个转轴，内部接线就是两只单相功率表测量有功功率的接线。

(2)三相四线制电路中，可采用三相三元件有功功率表，将三只单相功率表的测量机构放在一个壳内，三个可动线圈作用于一个转轴，其指针读数为三相总功率。

(3)三相二元件和三元件有功功率表有七个接线柱，三个为电压接线柱，四个为电流接线柱，接线时应注意同名端及相序。 功率表接线按“发电机端规则”进行。

第四节 电能的测量

测量电能使用电能表，用电动式直流电能表测量直流电能，用感应式交流电能表测量交流电能。交流电能表分单相、三相两种。三相电能表分为三相两元件和三相三元件电能表。三相两元件电能表用于三相三线线路或三相设备电能的测量；三相三元件电能表主要用于低压三相四线配电线路电能的测量。

一、电能表测量原理和技术参数 1．组成和原理

电能表由驱动机构、制动元件和积算机构组成。驱动机构主要包括固定的电压电磁铁、电流电磁铁和可转动的铝盘。制动元件主要指卡着铝盘装设的永久磁铁。积算机构包括铝盘转轴上的蜗杆及涡轮、

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计数器等元件。

图19-11是电能表原理示意图。电压电磁铁的线圈与电路并联，获取电路的电压讯号；电流电磁铁的线圈与电路串联，获取电路的电流讯号。图中，IU是电压线圈中的电流、ΦU是电压电磁铁产生的磁通、Φ1是电流电磁铁产生的磁通、ΦP是永久磁铁产生的磁通。下面设电流I与电压U同相，分析其驱动过程。图19-11(a)中，ERU和IRU是由电压磁通ΦU感应发生的感应电动势和涡流。IRU与ERU同相，ERU落后ΦU90°，ΦU与电压IU同相，IU又落后U90°。因此，IRU落后U180°。即IRU的实际方向与图示方向正好相反。根据左手定则，可求得电流IRU与磁通Φ1相互作用使铝盘受到逆时针方向的驱动力矩MD1和M′D1。

图19-11 电能表原理示意图

1-电压电磁铁；2-电流电磁铁；3-铝盘；4-永久磁铁

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图19-11(b)中，ERI和IRI是由电流磁通Φ1感应产生的感应电动势和涡流。IRI与ERI同相，ERI落后90°；另一方面，ΦU与电压IU同相，IU又落后U90°。因此，IRI与ΦU同相。显然，电流IRI与磁通Φ

U相互作用也使铝盘受到逆时针方向的驱动力矩

MD2。

可以证明，铝盘所受到的总驱动力矩与电压、电流及功率因数的乘积，是与有功功率成正比的。

图19-11(c)表示，当铝盘切割永久磁铁的磁力线时，铝盘内产生感应电流IRP，IRP与ΦP，相互作用产生阻力力矩Md。由于阻力力矩的存在，铝盘的转速与电路的有功功率成正比。

2．主要技术参数

单相电能表的额定电压多为220V。三相电能表的额定电压为380V(三相两元件)、380／220V(三相三元件)及100V(高压计量用)。

电能表的额定电流有1A、2A、3A、5A、IOA等很多等级。凡类似5(10)A标志者，括号外数字表示该电能表额定电流为5A；括号内数字表示该电表改变内部接线后其额定电流可扩大为10A。

电能表上都标志有电能表常数。电能表常数是每用电lkW·h对应的铝盘转数。

电能表电流线圈的直流电阻很小，而电压线圈的直流电阻约为1000~2000Ω。

二、电能表接线

单相电能表的接线见图19-12(a)、(b)，三相三元件电能表的接线见图19-13(a)、(b)，带电流互感器和电压互感器的三相两元件有功电

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能表的接线见图19-13(c)，接线时应注意分清接线端子及其首尾端；三相电能表按正相序接线；经互感器接线者极性必须正确；电压线圈连接线应采用1.5mm2绝缘铜线、电流线圈连接线直入者应采用与线路导电能力相当的绝缘铜线(6mm2以下者用单股线)、经电流互感器接入者应采用2.5mm2绝缘铜线；互感器的二次线圈和外壳应当接地(或接零)；线路开关必须接在电能表的后方。

图19-12单相电能表接线 (a)单相跳入式 (b)单相顺入式

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图19-13 三相电能表接线

(a)三相直入式 (b)三相经电流互感器接入式 (c)三相经电流互感器和电压互感器接入式

第五节 万用电表

一、万用表结构及工作原理

万用表是电工测量中常用的多用途、多量程的可携式仪表。它可以测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等电量，比较好的万用表还可以测量交流电流、电功率、电感量、电容量等。万用表是电工必备的仪表之一。

万用表的结构主要由表头(测量机构)、测量线路、转换开关、电池、面板以及表壳等组成。万用表的表头是一个磁电式测量机构，图19-14为一个最简单的万用表原理电路图。图中S1是一个具有12个分接头的转换开头，用来选择测量种类和量程。S2是一个单刀双投开

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关，测量电阻时，S2拨至“2”位，进行其他测量时，S2拨至“1”位。

图19-14万用电表原理电路图

下面说明万用表的工作原理。

(1)直流电流的测量。测量直流电流时，S1可拨在4、5、6三个位置，S2拨在1位置。被测电流从“+”端流入，“一”端流出。R1、R2、R3、R4为并联分流电阻，拨动S1可改变测量电流的量程，这和电流表并联分流电阻扩大量程原理是一样的。

(2)直流电压的测量。测量直流电压时，S1可拨在10、11、12三个位置，S2拨在1位置。被测电压加在“+”、“-”两端，R5、R6、R7为串联附加电阻，拨动S1就可以得到不同电压测量量程，这和电压表串联附加电阻变换电压量程原理是一样的。

(3)电阻测量。测量电阻时，S1可拨在7、8、9三个位置，S2应拨在2位置，将表内电池接入电路。被测电阻接在万用表的“+”、“-”

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端，表头内就有电流通过，拨动S1时，就可以得到不同的量程。如果被测电阻未接入，则输入端开路，表内无电流通过，指针不偏转，所以欧姆挡标度尺的左侧是“∞”符号；如果输入端短路，则被测电阻为0，此时指针偏转角最大，所以标度尺的右侧是“0”。

万用表中的干电池使用久了或存放时间长了端电压就会下降。这时，如将输入端短接，指针并不指0，此时，可调节万用表头上的调零电位器，使指针回0。

(4)交流电压测量。测量交流电压时，S1可拨在1、2、3三个位置，S2在1位置。由于磁电式机构只能测量直流，故在测量交流电压时，需把交流变成直流后进行测量。图19-14中的两个二极管即为整流器，它使交流电压正半波通过表头，而负半波不通过表头，通过表头的电流为单相脉动电流。R11、R12、R13为串联附加电阻，拨动S1可以得到不同的电压量程。

二、万用表使用方法及注意事项

由于万用表是多量程的，它的结构型式又是多样的，不同型号的万用表，其面板上的布置也有所不同。因此要做到熟练和正确使用，不但要了解各个调节旋钮的用途和使用方法，而且要熟悉各刻度标尺的用途，才能准确地读出所需测量的数据。

(1)测量前应认真检查表笔位置，红色表笔应接在标有“+”号的接线柱上(内部电池为负极)，黑色表笔应接在标有“一”号的接线柱上(内部电池为正极)。在测量电压时，应并联接入被测电路；在测量电流时应串联接入被测电路。在测量直流电流、电压时，红色表笔应

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接被测电路正极，黑色表笔应接被测电路负极，以避免因极性接反而造成仪表损坏。有的万用表有交、直流2500V测量端钮专门用来测量较高电压，使用时黑笔仍接在“—”接线柱上，红笔接在2500V的接线柱上。

(2)根据测量对象，将转换开关拨到相应档位。有的万用表有两个转换开关，一个选择测量种类，另一个改变量程，在使用时应先选择测量种类，然后选择量程。测量种类一定要选择准确，如果误用电流或电阻挡去测电压，就有可能损坏表头，甚至造成测量线路短路。选择量程时，应尽可能使被测量值达到表头量程的1／2或2／3以上，以减小测量误差，若事先不知道被测量的大小，应先选用最大量程试测，再逐步换用适当的量程。

(3)读数时，要根据测量的对象在相应的标尺读取数据。标尺端标有“DC”或“—”标记为测量直流电流和直流电压时用；标尺端标有“AC\或“～”标记是测量交流电压时用；标有“Ω”的标尺是测量电阻专用的。

(4)测量电阻时应注意以下事项：

①选择适当的倍率挡，使指针尽量接近标度尺的中心部分，以确保读数比较准确。在测量时，指针在标度尺上的指示值乘以倍率，即为被测电阻的阻值。

②测量电阻之前，或调换不同倍率挡后，都应将两表笔短接，用调零旋钮调零，调不到零位时应更换电池。测量完毕，应将转换开关拨到交流电压最高挡上或空挡上，以防止表笔短接，造成电池短路放

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电。同时也防止下次测量时忘记拨挡，去测量电压，烧坏表头。

③不能带电测量电阻，否则不仅得不到正确的读数，还有可能损坏表头。

④用万用表测量半导体元件的正、反向电阻时，应用R×100挡，不能用高阻挡，以免损坏半导体元件。

⑤严禁用万用表的电阻挡直接测量微安表、检流计、标准电池等类仪器仪表的内阻。

(5)测量电压、电流时注意事项：

①要有人监护，如测量人不懂测量技术，监护人有权制止测量工作。

②测量时人身不得触及表笔的金属部分，以保证测量的准确性和安全。

③测量高电压或大电流时，在测量中不得拨动转换开关，若不知被测量有多大时，应将量限置于最高挡，然后逐步向低量限挡转换。

④注意被测量的极性，以免损坏。

第六节 绝缘电阻表

测量高值电阻和绝缘电阻的仪表叫绝缘电阻表，曾称为摇表，也称兆欧表。现已有一种数字式液晶显示表与其他仪表不同的地方是本身带有高压电源，这对测量高压设备的绝缘电阻是十分必要的。

兆欧表主要有500、1000、2500、5000V几种，其单位为MΩ。高压电源多采用手摇直流发电机提供，也有的采用晶体管直流变换器代替手摇发电机，在使用上更加方便。

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一、兆欧表结构原理

兆欧表的结构主要由两部分组成：一部分是手摇直流发电机，另一部分是磁电式流比计测量机构。手摇发电机有离心式调速装置，使转子能以恒定的速度转动，保持输出稳定。

图19-15为具有丁字形线圈的磁电式流比计测量机构图，图中可动线圈1和2成丁字形交叉放置，并共同固定在转轴上。圆柱形铁芯5上开有缺口，且极掌4的形状做成不均匀空气隙，使得永久性磁铁3产生的磁场不均匀分布。

图19-15磁电式流比计测量机构图 1、2-可动线圈；3-永久磁铁；4-极掌；

5-带缺口的圆柱形铁芯；6-指针

当兆欧表测量绝缘电阻时，用手摇动发电机使其达到额定转速。此时，发电机发出的电压U加在仪表的可动线圈和被测电阻Rx上，如图(19-16)所示，可动线圈1、电阻R1和被测电阻Rx串联，可动线

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圈2和R2串联，形成两个并联支路。两个可动线圈的电流分别是

I1=

UU；I2=

r1?R1?Rxr2?R2式中：r1和r2分别是可动线圈1和可动线圈2的电阻。

图19～16兆欧表原理电路图

可见，电流I1与被测电阻Rx有关，而电流I2与被测电阻Rx无关。由于两个绕组绕向相反，当电流I1和I2分别流过两个线圈时，在永久磁场的作用下分别产生两个相反的力矩M1(转动力矩)和M2(反作用力矩)。当M1=M2时，仪表可动部分达到平衡，使指针停留在一定的位置上，指示出被测电阻的数值。平衡时指针的偏转角

122??α=F? =F?I??r?R?R???f(Rx)

12??2??1?I??r?R?由于r1、r2、R1和R2，都是常数，指针偏转角α只随被测电阻Rx的大小而改变，而与发电机端电压无关。

二、兆欧表使用方法和注意事项

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(1)兆欧表应按被测电气设备的电压等级选用，一般额定电压在500V以下的设备，选用500V或1000V的兆欧表(兆欧表的电压过高，可能在测试中损坏设备的绝缘)；额定电压在500V以上的设备，可选用1000V和2500V兆欧表；特殊要求的选用5000V兆欧表。

(2)兆欧表的引线必须使用绝缘较好的单根多股软线，两根引线不能缠在一起使用，引线也不能与电气设备或地面接触。兆欧表的“线路”L引线端和“接地”E引线端可采用不同颜色以便于识别和使用。

(3)测量前，兆欧表应做一次检查。检查时将仪表放平，在接线前，摇动手柄，表针应指到“∞”处。再把接线端瞬时短接，缓慢摇动手柄，指针应指在“0”处。否则为兆欧表有故障，必须检修。

(4)严禁带电测量设备的绝缘，测量前应将被测设备电源断开，将设备引出线对地短路放电(对于变压器、电机、电缆、电容器等容性设备应充分放电)，并将被测设备表面擦拭干净，以保证安全和测量结果准确。测量完毕后，也应将设备充分放电，放电前，切勿用手触及测量部分和兆欧表的接线柱，以免触电。

(5)接线时，“接地”E端钮应接在电气设备外壳或地线上，“线路”L端钮与被测导体连接。测量电缆的绝缘电阻时，应将电缆的绝缘层接到“屏蔽端子”G上。如果在潮湿的天气里测量设备的绝缘电阻，也应接到G端子上，把它连在绝缘支持物上，以消除绝缘物表面的泄漏电流对所测绝缘电阻值的影响，其接线如图19-17所示。

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图19-17用兆欧表测量接线图

(a)测量线路对地的绝缘电阻 (b)测量电动机的绝缘电阻 (c)测量电缆的绝缘电阻 (d)测量变压器的绝缘电阻

(6)测量时，将兆欧表放置平稳，避免表身晃动，摇动手柄，使发电机转速慢慢逐渐加快，一般应保持在120r／min，匀速不变。如果所测设备短路，应立即停止摇动手柄。测量时，绝缘电阻随着时间长短而不同，一般采用1min读数为准。在测量容性设备，如电容器、电缆、大容量变压器和电机时，要有一定的充电时间，应等到指针位置不变时再读数。测量结束后，先取下兆欧表测量用引线，再停止摇动摇把。

第七节 钳形电流表

一、钳形电流表用途和结构原理

通常在测量电流时，需将被测电路断开，才能使电流表或互感器

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的一次侧串联到电路中去。而使用钳形电流表测量电流时，可以在不断开电路的情况下进行。钳形电流表是一种可携式仪表，使用时非常方便。

用来测量交流电流的钳形表，是利用电流互感器原理制定的，如图19-18所示。它有一个用硅钢片叠成的可以张开和闭合的钳形铁芯2，在铁芯上绕有二次线圈4，线圈两端连着电流表5。在使用时，握紧手柄7，打开钳口，把待测电流的导线1从铁芯的钳形开口处引进来，松开手柄，使钳口闭合。这时被测导线就相当于电流互感器的一次绕组，一次电流则可从电流表上读出。这种钳形表通常有几种不同的量程，改变量程选择旋钮6的位置可以实现量程的变换。

图19-18 交流钳形电流表外形图和结构原理图

(a)外形图 (b)结构原理图

1-导线；2-铁芯；3-磁通；4-二次线圈；5-电流表；

6-量程选择旋钮；7-手柄

还有一种交直流两用的钳形表，它是用电磁式测量机构制成的，其结构如图19-19所示。卡在铁芯钳口中的被测导线相当于电磁式机构中的线圈，在铁芯中产生磁场。位于铁芯缺口中间的可动铁片受此磁场的作用而偏转，从而带动指针指示出被测电流的数值。

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图19-19 交直流钳形电流表结构图 1-被测电流导线；2-磁路系统；3-动铁片

二、钳形电流表使用方法及注意事项

(1)在使用前应仔细阅读说明书，弄清是交流还是交直流两用钳形表。

(2)被测电路电压不能超过钳形表上所标明的数值，否则容易造成接地事故，或者引起触电危险。这种仪表通常用来测量400V以下电路中的电流。

(3)每次只能测量一相导线的电流，被测导线应置于钳形窗口中央，不可以将多相导线都夹入窗口测量。

(4)钳形表都有量程转换开关，测量前应先估计被测电流的大小，再决定用哪一量程。若无法估计，可先用最大量程挡，然后适当换小些，以准确读数。不能使用小电流挡去测量大电流，以防损坏仪表。

(5)钳口在测量时闭合要紧密，闭合后如有杂音，可打开钳口重

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合一次，若杂音仍不能消除时，应检查磁路上各接合面是否光洁，有尘污时要擦拭干净。

(6)由于钳形电流表本身精度较低，通常为2.5级或5.0级。在测量小电流时，可采用下述方法：先将被测电路的导线绕几圈，再放进钳形表的钳口内进行测量。此时钳形表所指示的电流值并非被测量的实际值，实际电流值应为钳形表的读数除以导线缠绕的圈数。

(7)维修时不要带电操作。因钳形电流表原理同电流互感器，一次线圈匝数少，二次线圈匝数多。一次侧只要有一定大小的电流，二次侧开路时，就会有高电压出现，所以维修钳形电流表时均莫带电操作，以防触电。

第八节 直流电桥

一、直流电桥分类及工作原理 1.直流单臂电桥(又称惠斯登电桥)

直流单臂电桥适用于测量电阻(1～108Ω)，用它可以测量各种电机、变压器及各种其他电器的直流电阻。直流单臂电桥的工作原理如图19-20所示。

被测电阻Rx和标准电阻R2、R3、R4组成电桥的四个臂，接成四边形，在四边形顶点cd间接入检流计P，在另一对顶点ab间接入电池E。在测量时按下按钮SB接通电源，调节标准电阻R2、R3和R4，使检流计指示为0，则有I1=I3，I3=I4，而且c点电位和d点电位相等，因此

Uac=Uad 即I1Rx=I4R4

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Uad=Udb 即I2R2=I3R3 两式相比得 Rx=

R2R4 R3电阻R2和R3的比值通常配成固定的比例，称为电桥的比率臂，电阻R4称为比较臂。在测量时，首先选取一定的比率臂，然后调节比较臂使电桥平衡，则比率臂倍率和比较臂读数值的乘积就是被测电阻的数值。

图19-20直流单臂电桥工作原理图

2．直流双臂电桥(又称凯文电桥)

可以消除接线电阻和接触电阻的影响，是一种测量小阻值(1～10—5Ω)电阻的电桥，其原理接线见图19-21。测量时，调节有关电阻，

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使检流计P指示为0，此时电桥处于平衡状态，c点和d点电位相等，设连接Rn和Rx的电阻为R，利用电桥平衡原理，同样可求得被测电阻

Rx=(R2／R1)·Rn

图19-21 直流双臂电桥原理接线图

为了消除接线电阻和接触电阻的影响，连接Rx和Rn都有两对端钮，即电流端钮Cx1、Cx2和Cn1、Cn2以及电位端钮Px1、Px2和Pn1、Pn2，并且都用电位端钮接入桥臂。桥臂R1、R2、R3和R4都是大于10Ω的标准电阻，而且采用机械联调装置，使电桥在调节平衡的过程中，被测电阻Rx只取决于桥臂电阻R1和R2以及标准电阻Rn，而和接线电阻R无关，R2／R1的比值称为双臂电桥的比率或倍率。

由上式可以看出，Rx和Rn本身的接线电阻和接触电阻对测量精度有一点影响，但这些影响是微不足道的，因为连接Rx和Rn的电位端钮Px1、Px2和Pn1、Pn2分别和R2、R4、R1、R3连接，其连接线的电阻和接触电阻分别和这些电阻串联，而这些电阻的阻值都比较大，所

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以接线电阻和接触电阻可以忽略不计。Rx和Rn的一组电流端钮Cx1、Cn1和电源相连，其接线电阻和接触电阻只影响电源的输出电流，而不影响电桥的平衡，所以也就不影响测量结果。Rx和Rn的另一组电流端钮Cx2、Cn2啦和R相连，其接线电阻和接触电阻相当于串入电阻R中，而被测电阻Rx的测量结果与R无关，故也不影响测量结果。所以，双臂电桥可以较好地消除接线电阻和接触电阻的影响，用它测量小电阻时，可获得比较准确的测量结果。

二、电桥使用及注意事项

电桥是比较精密的测量仪器，如果使用不当，不但不会得到准确的测量结果，而且还很容易损坏仪器。因此，在使用前，首先应仔细阅读使用说明书，熟悉一下电桥的结构，各端钮和开关的功能，然后才能测量。

1.直流电桥的使用方法

(1)使用前，应首先将仪器置于水平位置，把检流计锁扣打开，观察指针是否准确地指在零刻度上，如有偏差，应用零位调节器把指针调至0位。

(2)用较粗较短的连接导线，将被测电阻接入，并将接头拧紧。接头接触不良时，将使电桥难以平衡，甚至可能损坏检流计。

(3)估计被测电阻大致的数值，以便选择合适的倍率，此时应充分利用各旋钮，使每只旋钮都有数可读(单臂电桥)，使电桥易于平衡，保证被测电阻的准确度。

(4)进行测量时，应先按下电源按钮，经过一定时间后再按下检

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流计P按钮，此时，检流计开始向“+”或“-”偏转。如果向“+”的方向偏转，表示要增加比较臂电阻；反之，如果指针向“-”方向偏转，则应减小比较臂电阻。反复调节，使指针平稳准确地指在0位上，便可读取被测电阻数值，被测电阻数值为倍率数乘以测量臂电阻数。

(5)测量完毕后，应断开检流计P按钮，再断开电源按钮，并将检流计锁扣锁上。有的检流计不装锁扣，在按钮断开后，自动将检流计短路，使可动部分在摆动时受到强烈的阻尼作用而得到保护。

2．操作过程中注意事项

(1)用电桥测量电阻时，均不许带电测试，测量时必须将被测电阻与其他所有接线断开，单独测量。

(2)在进行测量时，应先接通电源按钮，然后接通检流计按钮。测量结束后，应先断开检流计按钮，再断开电源按钮。这是为了防止被测元件具有电感时，由于电路的通断产生很大的自感电势而给检流计造成损坏。

(3)因为导体的电阻值是随温度变化的，所以在测量时，必须记录被测导体当时所处环境的温度，所测得的结果都必须进行温度换算后才能和以前测得的数据进行比较。

(4)为了减小测量误差，使用双臂电桥时，必须注意四根引出线C1、P1、C2、P2的连接方法，在测量时应将电位接头P1、P2靠近被测电阻的两端。如遇单独测量电阻元件时，可按图19-22(a)接线；如被测电阻属于绕组，由于绕组只有两个接线端子，此时应将电桥引出的

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两根电位接头P1、P2接到被测绕组的接线端子上，然后再将电流接头C1、C2压在电位接头上面。按图19-22(b)接线。

图19-22直流双臂电桥测量接线图

(a)测量电阻元件直流电阻接线 (b)测量绕组直流电阻接线 (5)由于双臂电桥的工作电流较大，所以测量时要迅速，以避免电池的过多消耗。

第九节 接地电阻测量

接地电阻的测量，可用接地电阻测量仪进行，具体参见第六章第四节所述的内容。

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