常用仪表与安全知识
常用仪表与安全知识
在电气装置安装、调试、运行、检查和维修中经常要测量电流、电压、电能、电阻等运行参数和性能参数，以判断其安全状态。因此，专业电工应掌握基本电气测量原理和技能。
一、电工仪表的种类
1.按工作原理分类
电工仪表分为磁电系、电磁系、电动系、感应系等仪表。
（1）磁电系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掌之间。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。磁电系仪表的灵敏度和精确度较高、刻度盘分度均匀。磁电系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。磁电系仪表多用来制作携带式电压表、电流表等表计。
（2）电磁系仪表由固定的线圈、可转动的铁芯及转轴、游丝、指针、机械调零机构等组成。铁心位于线圈的空腔内。当线圈中流过电流时，线圈产生的磁场使铁心磁化。铁心磁化后受到磁场力的作用并带动指针偏转。电磁系仪表过载能力强，可直接用于直流和交流测量。电磁系仪表的精确度较低;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。电磁系仪表常用来制作配电柜用电压表、电流表等表计。
（3）电动系仪表由固定线圈、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。电动系仪表可直接用于交、直流测量;精确度较高。电动系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。电动系仪表常用来制作功率表、功率因数表等表计。
（4）感应系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。感应系仪表主要用于计量交流电能。
2.按精确度等级分类
电工仪表分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0共七级。仪表精确度用引用相对误差K% 表示，即
式中Δm——最大绝对误差;
Am——仪表量程。
例如，0.5级仪表满量程时的相对误差为0.5%。
3.按测量方法分类
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。
二、电路物理量的测量
（一）电流的测量
1.直流电流的测量
测量直流电流时，电流表应与负载串联在电路中，并注意仪表的极性和量程，如图6-3所示。测量直流大电流应配用分流器，如图6-4所示。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）串接入电路中，表头由外附定值导线接在分流器的电位端钮上（外附定值导线与仪表、分流器应配套）。
测量过程中需要注意的是∶
（1）极性不能接错，要满足电流从电流表的"+"端流入，"一"端流出的要求，如果极性接反，会使电流表的指针反向偏转。
（2）要根据被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，则电流表会因过载而被烧坏。因此，在测量前应对电流的大小作估计，当不知被测电流的大致数值时，先使用较大量程的电流表试测，然后根据指针偏转的情况，再转换适当量程的仪表。
2.交流电流的测量
测量交流电流时，电流表应与负荷串联在电路中。
如果测量高压电路的电流时，电流表应串接在被测电路中的低电位端，如图6-5所示。若测量的电流值较大时，如大于5A时，一般需要配合电流互感器进行测量，如图6-6所示。
（二）电压的测量
1.直流电压的测量
电压表应并联在线路中进行测量。测量时应根据被测电压的大小选用电压表的量程，量程要大于被测线路的电压，否则有可能损坏仪表。测量直流电压时，还应注意仪表的极性标记，将表的"+"端接电路的高电位点，"一"端接电路的低电位点，以免指针反转而损坏仪表。
2.交流电压的测量
测量交流电压时，电压表应并联在线路中测量，接线如图6-7所示。若测量较高的交流电压，如600v以上时，一般都要配合电压互感器来进行测量，接线如图6-8所示。测量中要注意的是不能将电压表串联入电路中，因为电压表的电阻非常大，串入电路将使电路呈开路状态。
三、万用电表
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。
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.识别测量表的正、负两极
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"-"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2500 V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档去测电压，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）选择适当的倍率档，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，或调换不同倍率档后，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档上或空档上，以防止表笔短接，造成电池短路放电。同时也防止下次测量时忘记拨档，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档，不能用高阻档，以免损坏半导体元件。
（5）严禁用万用表的电阻档直接测量微安表、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，应将量限置于最高档，然后逐步向低量限档转换。
（4）注意被测量的极性，以免损坏。
四、直流电桥
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，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。直流双臂电桥又称凯文电桥，直流双臂电桥可以消除接线电阻和接触电阻的影响，是一种测量小阻值电阻的电桥。
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.操作过程中的注意事项
（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v将电位接头Pi、P2靠近被测电阻的两端。如遇单独测量电阻元件时，可按图6-9（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6-9（b）接线。
（5）由于双臂电桥的工作电流较大，所以测量时要迅速，以避免电池过多消耗。
五、电能表
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制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制配电线路电能的测量。
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蜗轮、计数器等元件。
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110V（高压计量用）。
电能表的额定电流有1A、2A、3A、5A、10A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10 A。
电能表上都标志有电能表常数。电能表常数是每用电 1 kW·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。
六、兆欧表
绝缘电阻是电气设备最基本的性能指标。绝缘电阻是兆欧级的电阻，而且要求在较高的电压下进行测量。
兆欧表由作为电源的手摇发电机（或其他直流电源）和作为测量机构的磁电系比率计组成。手摇发电机输出较高电压的直流电源。其同一转轴上装有两个交叉的线圈。当有两股电流流过两个线圈时，两个线圈所受到的转动力矩的方向是相反的。指针的偏转角决定于两股电流的比值，而与每个电流的大小无关。
使用兆欧表测量绝缘电阻时，应当注意下列事项∶
（1）被测设备必须停电。对于有较大电容的设备，停电后必须充分放电。
（2）应根据被测对象选用不同电压的兆欧表。测量额定电压500V以下的线路或设备应采用500V或1000V的兆欧表;测量500V以上的线路或设备应采用1000V或2500V的兆欧表;测量10kV及10kV以上的线路或设备应采用2500V的兆欧表。测量新的和大修后的线路或设备应采用较高电压的兆欧表;测量运行中的线路或设备应采用较低电压的兆欧表。
（3）测量前应检查兆欧表，先使兆欧表的端子开路，转动摇把，观察指针应指在"∞"位;然后，再将E端和L端短接起来慢慢转动摇把或慢慢转动摇把时将E端和L端短接一下，指针应迅速摆向"0"位。应当注意，兆欧表的转轴上没有游丝，无须进行机械调零。
（4）测量连接导线不得采用双股绝缘线，而应采用绝缘良好单股线分开连接，以免双股线绝缘不良引起测量误差。
（5）摇把的转速应由慢至快，至120 r/min左右时，发电机输出额定电压。摇把转速应均匀、稳定，不要时快时慢。一般在转速120r/min左右时持续摇动1min，待指针稳定后读数。记录完毕后应将转速由快至慢，逐渐停止下来。
（6）在测量过程中，如果指针指向"0"位，表明被测绝缘已经失效。应立即停止转动摇把，防止烧坏兆欧表。
（7）对于有较大电容的线路和设备，测量终了也应进行放电。放电时间一般不应少于 2~3min。对于高电压、大电容的电缆线路，放电时间应适当延长。
（8）测量应尽可能在设备刚停止运转时进行，以使测量结果符合运转时的实际温度。温度对绝缘电阻有很大的影响。不同温度下的绝缘电阻可按下式计算 ∶
Rt1=Rt220.1(t2-t1)
式中 t1、t2—温度;
Rt1、Rt2—相应于t1℃和 t2℃时的绝缘电阻。
七、接地电阻测量仪
各种接地装置的接地电阻应当定期测量，以检查其可靠性。一般应当在雨季前或其他土壤最干燥的季节测量。雨天一般不应测量接地电阻;雷雨天不得测量防雷装置的接地电阻。
最常见的接地电阻测量仪是电位差计型测量仪表。这种接地电阻测量仪本身能产生交变的接地电流，不需外加电源，电流极和电压极也是配套的，使用简单、携带方便，而且抗干扰性能较好，应用十分广泛。
使用接地电阻测量仪应当注意下列事项∶
（1）测量前应将被测接地体与其他接地体分开，以保证测量的正确性。应尽可能把被测接地与电力网分开。这样有利于测量的安全，也有利于消除杂散电流引起的误差，还能防止将测量电压反馈到与被测接地体连接的其他导体上引起事故。
（2）测量前应检查仪表、连接线和辅助电极是否完好，并做机械调零。必要时做一下短路试验，以检验仪表的误差。
（3）测量电极间的连线应避免与邻近的高压架空线路平行，以防止感应电压的危险。测量电极的排列应避免与地下金属管道平行，以保证测量结果的真实性。
（4）必须正确选定测量电极的位置。如测量电极位置选择不当，会产生很大的测量误差。而且土壤电阻率越高，测量误差越大。令电流极与被测接地体之间的距离为lc、电压极与被测接地之间过距离为 。为了得到比较准确的测量错果。对于占地面积较大的网络接地体、可取率为接地网对角线长度的一倍、取 原=0.善.64;对于集中理设的小型复合按地催。可取4∶=80 m、4=20m;对于单管垂直接地体，可取L=40m、4=20m:
（5）接好线后、将仪表术平放置。开选择适当的倍率。以提高测量精彭。
6）测量时、摇把的转速应曲慢至快，至120r/min左右时调节电位器;摇把转速应均匀、稳定。不要时供时慢;调节平衡后应将转速曲快至慢，逐渐停止下来。
八、数字式仪表
数字式仪表是随着电子技术的发展出现的新型仅表。数字式仪表的原理和显示方式都与者示仪表下同、者示仪表直接指示模拟量，以连续方式用标尺读出被测量;数字式仪表则将被测量的模拟量转换或数字量后进行运算和计数，并用数字的形式显示出来。数字式仪表曲模数A/D》转换器、电子计数器和数字显示器组成。模/数转换器将被测模拟量离散为脉冲量并转换为数字量。数字量在电子计数器内运算和计数。其结果经编码后由数码管显示器或液晶显示器显示出来。
数字万用表可用于交、直流电压.交、直流电流，电阻等多种参数的测量。使用数宇万用表立注意以下事宜∶
（1）测量前，检查量程开关的位置及表笔所接的插孔是否正确。
（2）对无法估计的被测量，应先选择最高量程试测量。
（3）不得带电测量电阻。
（4）用低电阻挡（200Ω挡》测电阻时.可先将两表笔短接、测出表笔引线电阻，并据此修王测量结果;用高电阻挡测电阻时。应注意防止人体电阻并人被测电阻引起测量误差。
（5）测量高电压或大电流时不得拨动转换开关，以防止产生电弧，烧毁开关触点。
（6）数字式仪表的频率特性较差.宜用于频率45-500 Hz 正弦量的测量。测量非正弦量或被测量频率超出范围时.可能产生较大的测量误差。
（7）电源电压不足时.仪表测量误差增大。如发现仪表显示"令"的欠压指示符号，应更换电池∶每次测量结束都应关闭电源。以延长电池使用寿命。
（8）无测量显示时，应检查熔丝管是否插入插座，检查熔丝是否烧断。
（9）不得将仪表存放在高温或潮湿的环境。然3热的店斯卖到称东的和产
九、钳形电流表
错形电流表可以在不断开电路的情况下列量电流。用整流系测量机构制成的钳形电流表能测交流电流和交流电压。用电能系测量机构制成的钳形电流表，可以交直流两用。
交流钳形电流表由电流互感器和整流系仪麦组成.当被测导线放在铁心钳口中间相当于电流互感器的一次侧，互感器上绕组为二次侧，二次侧电流经整流后使磁电系仪表偏转。
交直流两用钳形表，在铁心钳口中的被测电流导线相当于电磁系测量机构中的固定线圈，它在铁心钳口中产生磁场，位于铁心缺口中间的可动铁片受此磁场的作用而偏转，从而带动指针指示被测电流数值。
钳形表使用注意事项为 ∶
（1）测量时，应将转换开关置于合适量程，对被测量的电流大小心中无数时，应将转换开关置于最高档，然后根据测量值的大小，变换到合适量程。应注意不要在测量过程中切换量程。
（2）进行电流测量时，被测导线的位置应放在钳口中央，以免产生误差。
（3）为使读数准确，钳口两个面应接合良好，钳口有污垢，可用汽油擦净。
（4）测量小于5A以下的电流时，为获得准确的读数，可将导线多绕几圈放进钳口进行测量，但实际的电流数值应为读数除以放进钳口内导线根数。
（5）不可用钳形电流表测量高压电路中的电流，以免发生事故。
十、安全标识
（一）安全色
安全色是表达安全信息含义的颜色，表示禁止、警告、指令、提示等。国家规定的安全色有红、蓝、黄、绿四种颜色。红色表示禁止、停止;蓝色表示指令、必须遵守的规定;黄色表示警告、注意;绿色表示指示、安全状态、通行。
为使安全色更加醒目的反衬色叫对比色，国家规定的对比色是黑白两种颜色。
安全色与其对应的对比色是∶红一白、黄一黑、蓝一白、绿一白。
黑色用于安全标志的文字、图形符号和警告标志的几何图形。白色作为安全标志红、蓝、绿色的背景色，也可用于安全标志的文字和图形符号。
在电气上涂成红色的电器外壳是表示其外壳有电;灰色的电器外壳是表示其外壳接地或接零;线路上黑色代表工作零线;明敷接地扁钢或圆钢涂黑色。用黄绿双色绝缘导线代表保护零线。直流电中红色代表正极，蓝色代表负极，信号和警告回路用白色。
（二）安全标志
安全标志是提醒人员注意或按标志上注明的要求去执行，保障人身和设施安全的重要措施。安全标志一般设置在光线充足、醒目、稍高于视线的地方。
对于隐蔽工程（如埋地电缆）在地面上要有标志桩或依靠永久性建筑挂标志牌，注明工程位置。
对于容易被人忽视的电气部位，如封闭的架线槽、设备上的电气盒，要用红漆画上电气箭头。
另外在电气工作中还常用标志牌，以提醒工作人员不得接近带电部分、不得随意改变刀闸的位置等。
移动使用的标志牌要用硬质绝缘材料制成，上面有明显标志，均应根据规定使用。