電工儀表及測(cè)量第5章

1、第一節(jié)第一節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第五節(jié)第五章電阻的測(cè)量電阻的測(cè)量電阻測(cè)量方法的分類第一節(jié)一、按獲取測(cè)量結(jié)果的方式分類直接法采用直讀式儀表測(cè)量電阻萬用表測(cè)量電阻，兆歐表測(cè)量電阻比較法采用比較儀表測(cè)量電阻 用直流電橋測(cè)量電阻間接法先測(cè)量與電阻有關(guān)的量，然后通過有關(guān)的公式計(jì)算出被測(cè)電阻伏安法測(cè)量電阻二、按所使用的儀表分類測(cè)量方法適用范圍優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)萬用表法中電阻直接讀數(shù)，使用方便測(cè)量誤差較大伏安法中電阻能測(cè)量工作狀態(tài)下元器件的電阻值，尤其適用于對(duì)非線性元件電阻的測(cè)量測(cè)量誤差較大，測(cè)量結(jié)果需計(jì)算兆歐表法大電阻直接讀數(shù)，使用方便測(cè)量誤差較大單臂電橋法中電阻準(zhǔn)確度高操作麻煩雙臂電橋法

2、小電阻準(zhǔn)確度高操作麻煩接地?fù)u表法 接地電阻準(zhǔn)確度較高，尤其適用于測(cè)量接地電阻操作麻煩 把被測(cè)電阻接上直流電源，然后用電壓表和電流表分別測(cè)得電阻兩端的電壓UX和通過電阻的電流IX，再根據(jù)歐姆定律計(jì)算出被測(cè)電阻的方法，稱為伏安法。伏安法測(cè)量直流電阻 電壓表前接電路：適用于被測(cè)電阻很大（遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻）的情況。 電壓表前接電路 電壓表后接電路：適用于被測(cè)電阻很小（遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻）的情況。電壓表后接電路 返回章目錄 用伏安法測(cè)量電阻，不但需要計(jì)算，而且測(cè)量誤差較大，但它能在通電的工作狀態(tài)下測(cè)量電阻，這在有些場(chǎng)合是很有實(shí)際意義的。如測(cè)量非線性元件（二極管、三極管等）的電阻時(shí)就十分方便。另外，二極管和

3、三極管的特性曲線也可以通過伏安法繪制出來。直流單臂電橋第二節(jié)一、直流單臂電橋的構(gòu)造和一、直流單臂電橋的構(gòu)造和工作原理工作原理被測(cè)臂被測(cè)臂比例臂比例臂比例臂比例臂比較臂比較臂電橋平衡時(shí)：RX 比例臂倍率比較臂讀數(shù)提高電橋準(zhǔn)確度的條件標(biāo)準(zhǔn)電阻R2、R3、R4的準(zhǔn)確度要高；檢流計(jì)的靈敏度也要高，以確保電橋真正處于平衡狀態(tài)。二二QJ23QJ23型直流單臂電橋簡(jiǎn)介型直流單臂電橋簡(jiǎn)介 QJ23型的比例臂R2R3由八個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻組成，共分為七擋，由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA換接。 比較臂R4由四個(gè)可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電阻組成，它們分別由面板上的四個(gè)讀數(shù)盤控制，可得到從09 999范圍內(nèi)的任意電阻值，最小步進(jìn)值為1。 QJ23型直流單臂

4、電橋電路圖 QJ23型直流單臂電橋外形圖 比較臂被測(cè)臂檢流計(jì)按鈕電源按鈕比例臂檢流計(jì)外接電源檢流計(jì)連接片 （a）測(cè)量電阻的步驟：1. 電橋調(diào)試 2. 估測(cè)被測(cè)電阻，選擇比例臂 3. 接入被測(cè)電阻4. 接通電路，調(diào)節(jié)電橋比例臂使之平衡5. 計(jì)算電阻值6. 關(guān)閉電橋7. 電橋保養(yǎng) 三、直流單臂電橋的使用與維護(hù)三、直流單臂電橋的使用與維護(hù)步驟步驟1 1 電橋調(diào)試電橋調(diào)試 打開檢流計(jì)機(jī)械鎖扣，調(diào)節(jié)調(diào)零器使指針指在零位。 注意注意：（1）發(fā)現(xiàn)電橋電池電壓不足應(yīng)及時(shí)更換，否則將影響電橋的靈敏度。（2）當(dāng)采用外接電源時(shí)，必須注意電源的極性。 將電源的正、負(fù)極分別接到“+”、“”端鈕，且不要使外接電源電壓超過

5、電橋說明書上的規(guī)定值。步驟步驟2 2 估測(cè)被測(cè)電阻，選擇比例臂估測(cè)被測(cè)電阻，選擇比例臂 選擇適當(dāng)?shù)谋壤郏贡壤鄣乃膿蹼娮瓒寄鼙怀浞掷?，以獲得四位有效數(shù)字的讀數(shù)。 若估測(cè)電阻值為幾千歐時(shí)，比例臂應(yīng)選1擋；估測(cè)電阻值為幾十歐時(shí)，比例臂選0.01擋；估測(cè)電阻值為幾歐時(shí)，比例臂選0.001擋。步驟步驟3 3 接入被測(cè)電阻接入被測(cè)電阻 接入被測(cè)電阻時(shí)，應(yīng)采用較粗較短的導(dǎo)線連接，并將接頭擰緊。步驟步驟4 4 接通電路，接通電路，調(diào)節(jié)電橋比例臂使之平衡調(diào)節(jié)電橋比例臂使之平衡 測(cè)量時(shí)應(yīng)先按下電源按鈕，再按下檢流計(jì)按鈕，使電橋電路接通。 若檢流計(jì)指針向“+”方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)增大比較臂電阻，反之，則應(yīng)減小比較臂

6、電阻。如此反復(fù)調(diào)節(jié)，直至檢流計(jì)指針指零。計(jì)算公式： 被測(cè)電阻值比例臂讀數(shù)比較臂讀數(shù)步驟步驟5 5 計(jì)算電阻值計(jì)算電阻值步驟步驟6 6 關(guān)閉電橋關(guān)閉電橋 先斷開檢流計(jì)按鈕，再斷開電源按鈕。然后拆除被測(cè)電阻，最后鎖上檢流計(jì)機(jī)械鎖扣。 對(duì)于沒有機(jī)械鎖扣的檢流計(jì)，應(yīng)將按鈕“G”按下并鎖住。步驟步驟7 7 電橋保養(yǎng)電橋保養(yǎng) 每次測(cè)量結(jié)束，將盒蓋蓋好，存放于干燥、避光、無震動(dòng)的場(chǎng)合。 發(fā)現(xiàn)電池電壓不足應(yīng)及時(shí)更換，否則將影響電橋的靈敏度。 當(dāng)采用外接電源時(shí)，必須注意電源極性。 不要使外接電源電壓超過電橋說明書上的規(guī)定值。 搬動(dòng)電橋時(shí)應(yīng)小心，做到輕拿輕放，否則易使檢流計(jì)損壞。 思考與練習(xí) 單臂電橋法和雙臂電橋

7、法的優(yōu)點(diǎn)是什么？缺點(diǎn)是什么？欲精確測(cè)量一段短導(dǎo)線的電阻，應(yīng)采用哪種方法測(cè)量？ 電橋平衡的條件是什么?電橋平衡時(shí)有哪些特點(diǎn)? 簡(jiǎn)述用直流單臂電橋測(cè)量約為918電阻的步驟。返回章目錄第三節(jié)電工指示儀表的誤差和準(zhǔn)確度一、直流雙臂電橋的構(gòu)造和一、直流雙臂電橋的構(gòu)造和工作原理工作原理 調(diào)節(jié)各橋臂電阻，使檢流計(jì)指零，即IP0，此時(shí)I1I2，I3I4。 列方程組求得：)(2413432n12XRRRRRRrrRRRRRnXRRRR12電橋平衡時(shí)，被測(cè)電阻電橋平衡時(shí)，被測(cè)電阻RX 比例臂倍率比例臂倍率比較臂讀數(shù)比較臂讀數(shù)校正項(xiàng)校正項(xiàng)直流雙臂電橋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)直流雙臂電橋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 為滿足校正項(xiàng)等于零的條件，雙臂電

8、橋在結(jié)構(gòu)上采取了以下措施：1將R1與R3、R2與R4采用機(jī)械聯(lián)動(dòng)的調(diào)節(jié)裝置，使R3R1的變化和R4R2的變化保持同步，從而保證校正項(xiàng)等于零。2連接Rn與Rx的導(dǎo)線，盡可能采用導(dǎo)電性良好的粗銅母線，使r0。 消除接觸電阻和接線電阻的影響消除接觸電阻和接線電阻的影響二二QJ103型直流雙臂電橋簡(jiǎn)介型直流雙臂電橋簡(jiǎn)介 測(cè)量時(shí)，調(diào)節(jié)倍率旋鈕和Rn的調(diào)節(jié)旋鈕使電橋平衡，檢流計(jì)指零。 被測(cè)電阻倍率數(shù)讀數(shù)盤讀數(shù)。測(cè)量電阻的步驟：1. 電橋調(diào)試 2.接入被測(cè)電阻3.估測(cè)被測(cè)電阻，選擇比例臂 4. 接通電路，調(diào)節(jié)電橋比例臂使之平衡5. 計(jì)算電阻值6. 關(guān)閉電橋7. 電橋保養(yǎng) 三、直流雙臂電橋的使用與維護(hù)三、直流

9、雙臂電橋的使用與維護(hù)步驟步驟1 1 電橋調(diào)試電橋調(diào)試 打開檢流計(jì)機(jī)械鎖扣，調(diào)節(jié)調(diào)零器使指針指在零位。 注意：發(fā)現(xiàn)電橋電池電壓不足應(yīng)及時(shí)更換，否則將影響電橋的靈敏度。當(dāng)采用外接電源時(shí)，必須注意電源的極性。將電源的正、負(fù)極分別接到“”、“”端鈕，且不要使外接電源電壓超過電橋說明書上的規(guī)定值。步驟步驟2 2 接入被測(cè)電阻接入被測(cè)電阻 接入被測(cè)電阻時(shí)，應(yīng)采用較粗較短的導(dǎo)線連接。接線間不得絞合，并將接頭擰緊。（1）被測(cè)電阻有電流端鈕和電位端鈕時(shí)，要與電橋上相應(yīng)的端鈕相連接。同時(shí)要注意電位端鈕總是在電流端鈕的內(nèi)側(cè)，且兩電位端鈕之間的電阻就是被測(cè)電阻。（2）如果被測(cè)電阻（如一根導(dǎo)線）沒有電流端鈕和電位端鈕，

10、則可下圖自行引出電流端鈕和電位端鈕，然后與電橋上相應(yīng)的端鈕相連接。 步驟步驟3 3 估測(cè)被測(cè)電阻，估測(cè)被測(cè)電阻， 選擇比例臂選擇比例臂 用萬用表估測(cè)被測(cè)電阻值，選擇適當(dāng)?shù)谋堵蕮?。如估測(cè)電阻值為幾歐時(shí)，倍率選100擋；估測(cè)電阻值為零點(diǎn)幾歐時(shí)，倍率選10擋；估測(cè)電阻值為零點(diǎn)零幾歐時(shí)，倍率選1擋等。 測(cè)量時(shí)，倍率選擇務(wù)必正確，否則會(huì)產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差，從而失去精確測(cè)量的意義。 步驟步驟4 4 接通電路，調(diào)節(jié)電橋倍率接通電路，調(diào)節(jié)電橋倍率使之平衡使之平衡 先按下電源按鈕，再按下檢流計(jì)按鈕，觀察檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)情況。若檢流計(jì)指針向“+”方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)增大讀數(shù)盤讀數(shù)，反之，則應(yīng)減小讀數(shù)盤讀數(shù)。如此反復(fù)調(diào)節(jié)，直

11、至檢流計(jì)指針指零。 由于雙臂電橋在工作時(shí)電流較大，要求上述調(diào)節(jié)過程中動(dòng)作要迅速，以免電池耗電量過大。另外，如果被測(cè)電阻不含電感，則可同時(shí)按下或松開電源按鈕和檢流計(jì)按鈕。步驟步驟5 5 計(jì)算電阻值計(jì)算電阻值計(jì)算公式：被測(cè)電阻值比例臂讀數(shù)比較臂讀數(shù)步驟步驟6 6 關(guān)閉電橋關(guān)閉電橋 先斷開檢流計(jì)按鈕，再斷開電源按鈕。然后拆除被測(cè)電阻，最后鎖上檢流計(jì)機(jī)械鎖扣。 對(duì)于沒有機(jī)械鎖扣的檢流計(jì)，應(yīng)將按鈕“G”按下并鎖住。步驟步驟7 7 電橋保養(yǎng)電橋保養(yǎng) 每次測(cè)量完畢后，將儀表盒蓋蓋好，存放于干燥、避光、無振動(dòng)的場(chǎng)合 。思考與練習(xí) 為什么直流雙臂電橋能夠用于測(cè)量小電阻? 直流雙臂電橋在結(jié)構(gòu)上采用了哪些措施? 簡(jiǎn)

12、述用直流雙臂電橋測(cè)量電阻的步驟。返回章目錄第四節(jié)兆歐表一、兆歐表的構(gòu)造及工作原理一、兆歐表的構(gòu)造及工作原理 兆歐表是一種專門用來測(cè)量電氣設(shè)備絕緣電阻的便攜式儀表。 一般的兆歐表主要由手搖直流發(fā)電機(jī)、磁電系比率表以及測(cè)量線路組成。手搖直流發(fā)電機(jī)的額定電壓主要有500V、1 000V、2 500V等幾種。 兆歐表內(nèi)部構(gòu)造示意圖 倍壓整流電路倍壓整流電路 目前生產(chǎn)的兆歐表許多也采用手搖交流發(fā)電機(jī)，輸出的交流電壓經(jīng)過倍壓整流后供給測(cè)量線路使用。 但是不論采用何種電源，最終都要轉(zhuǎn)換成直流電壓。兆歐表的工作原理 被測(cè)電阻Rx接在“L”與“E”端鈕之間。 搖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)的手柄，發(fā)電機(jī)兩端產(chǎn)生較高的直流電壓，

13、線圈1和線圈2同時(shí)通電。 通過線圈1的電流Il與氣隙磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1；通過線圈2的電流I2也與氣隙磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生反作用力矩M2，M1與M2方向相反. 由于氣隙磁場(chǎng)是不均勻的，所以轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M1不僅與線圈1的電流I1成正比，而且還與線圈1所處的位置（用指針偏轉(zhuǎn)角表示）有關(guān)。 兆歐表的工作原理兆歐表的工作原理 兆歐表指針的偏轉(zhuǎn)角只取決于兩個(gè)線圈電流的比值，而與其他因素?zé)o關(guān)。所以兆歐表能夠克服手搖發(fā)電機(jī)電壓不太穩(wěn)定而對(duì)儀表指針偏轉(zhuǎn)角產(chǎn)生影響的缺點(diǎn)。 由于I2的大小一般不變，而隨被測(cè)絕緣電阻Rx的改變而變化，所以可動(dòng)部分的偏轉(zhuǎn)角能直接反映被測(cè)絕緣電阻的數(shù)值。 兆歐表的標(biāo)度尺注意：兆歐表的標(biāo)

14、度尺為反向刻度注意：兆歐表的標(biāo)度尺為反向刻度 二、二、ZC25型兆歐表簡(jiǎn)介型兆歐表簡(jiǎn)介 ZC25型攜帶式兆歐表適用于測(cè)量各種電機(jī)、電纜、變壓器、電訊元器件、家用電器和其他電器設(shè)備的絕緣電阻。 該表內(nèi)部采用手搖交流發(fā)電機(jī)，然后通過整流濾波電路將交流電轉(zhuǎn)換成儀表所需要的直流電壓。 ZC25型兆歐表目前主要生產(chǎn)四種規(guī)格，可根據(jù)需要選擇不同規(guī)格的兆歐表。 ZC25型兆歐表內(nèi)部線路圖 ZC25型兆歐表外形圖 線路端鈕L屏蔽端鈕接地端鈕E三、兆歐表的選擇、使用與維護(hù)三、兆歐表的選擇、使用與維護(hù) 選擇兆歐表選擇兆歐表 兆歐表的接線兆歐表的接線 檢查兆歐表檢查兆歐表 步驟步驟1 選擇兆歐表選擇兆歐表選擇兆歐表

15、的原則： 一是其額定電壓一定要與被測(cè)電氣設(shè)備或線路的工作電壓相適應(yīng)。 二是兆歐表的測(cè)量范圍要與被測(cè)絕緣電阻的范圍相符合，以免引起大的讀數(shù)誤差。步驟步驟2 兆歐表的接線兆歐表的接線 兆歐表有三個(gè)接線端鈕，分別標(biāo)有L（線路）、E（接地）和G（屏蔽），使用時(shí)應(yīng)按測(cè)量對(duì)象的不同來選用。當(dāng)測(cè)量電力設(shè)備對(duì)地的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)將L接到被測(cè)設(shè)備上，E可靠接地即可。步驟步驟3 檢查兆歐表檢查兆歐表 開路試驗(yàn)在兆歐表未接通被測(cè)電阻之前,搖動(dòng)手柄使發(fā)電機(jī)達(dá)到120r/min的額定轉(zhuǎn)速,觀察指針是否指在標(biāo)度尺“”的位置。表筆分開兆歐表的開路試驗(yàn)步驟步驟3 檢查兆歐表檢查兆歐表 短路試驗(yàn)將端鈕L和E短接，緩慢搖動(dòng)手柄，觀

16、察指針是否指在標(biāo)度尺的“0”位置。表筆短接 兆歐表的短路試驗(yàn)兆歐表的短路試驗(yàn)測(cè)量時(shí)兆歐表的操作方法使用兆歐表的注意事項(xiàng)使用兆歐表的注意事項(xiàng) 測(cè)量絕緣電阻必須在被測(cè)設(shè)備和線路停電的狀態(tài)下進(jìn)行。對(duì)含有大電容的設(shè)備，測(cè)量前應(yīng)先進(jìn)行放電，測(cè)量后也應(yīng)及時(shí)放電，放電時(shí)間不得小于2min，以保證人身安全。 兆歐表與被測(cè)設(shè)備間的連接導(dǎo)線不能用雙股絕緣線或絞線，應(yīng)用單股線分開單獨(dú)連接。 搖動(dòng)手柄時(shí)應(yīng)由慢漸快至額定轉(zhuǎn)速120rmin。在此過程中，若發(fā)現(xiàn)指針指零，應(yīng)立即停止搖動(dòng)手柄，避免表內(nèi)線圈因發(fā)熱而損壞。 測(cè)量具有大電容設(shè)備的絕緣電阻，讀數(shù)后不能立即停止搖動(dòng)兆歐表，以防止已充電的設(shè)備放電而損壞兆歐表。此時(shí)應(yīng)在讀

17、數(shù)后一邊降低手柄轉(zhuǎn)速，一邊拆去接地線。在兆歐表停止轉(zhuǎn)動(dòng)和被測(cè)物充分放電之前，不能用手觸及被測(cè)設(shè)備的導(dǎo)電部分。 測(cè)量設(shè)備的絕緣電阻時(shí)，應(yīng)記錄測(cè)量時(shí)的溫度、濕度、被測(cè)設(shè)備的狀況等，以便于分析測(cè)量結(jié)果。 測(cè)量絕緣電阻的結(jié)果如超過規(guī)定值，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，否則可能發(fā)生人身和設(shè)備的安全事故。思考與練習(xí) 為什么不能用萬用表歐姆擋測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻? 已知兆歐表的指針偏轉(zhuǎn)角與電源電壓無關(guān)，為什么又要求其電源電壓不能太低? 選用兆歐表時(shí)，為什么要求兆歐表的額定電壓要與被測(cè)電氣設(shè)備的工作電壓相適應(yīng)？ 兆歐表應(yīng)如何接線?“G”屏蔽端子的作用是什么?返回章目錄第五節(jié) 接地電阻測(cè)量?jī)x 接地的基本知識(shí)接地的基本知識(shí)

18、接地：生產(chǎn)實(shí)際中，為了保證電氣設(shè)備的安全和正常工作，電氣設(shè)備的某些導(dǎo)電部分應(yīng)與接地體用接地線進(jìn)行連接。 接地裝置：接地線和接地體都采用金屬導(dǎo)體制成。接地裝置的接地電阻應(yīng)包括接地線電阻、接地體電阻、接地體與土壤的接觸電阻以及接地體與零電位（大地）之間的土壤電阻。接地電阻的大小主要和接地體與大地的接觸面積及接觸好壞有關(guān)，還與土壤的性質(zhì)及濕度有關(guān)。 接地的目的：為了保證人身和電氣設(shè)備的安全以及設(shè)備的正常工作。 如果接地電阻不符合要求，不但安全得不到保證，而且會(huì)造成嚴(yán)重的事故。因此，定期測(cè)量接地裝置的接地電阻是安全用電的保障。 測(cè)量接地電阻的方法有：電橋法，電流表電壓表法，補(bǔ)償法等。一、一、ZCZC8

19、 8型接地電阻測(cè)量?jī)x的構(gòu)造原理型接地電阻測(cè)量?jī)x的構(gòu)造原理 ZC-8型接地電阻測(cè)量?jī)x主要由手搖交流發(fā)電機(jī)、電流互感器、電位器以及檢流計(jì)組成。其附件有兩根接地探針：P叫電位探針，C 叫電流探針，三根導(dǎo)線（長(zhǎng)5m的一根用于連接接地極，20m的一根用于連接電位探針，40m的用于連接電流探針）。被測(cè)接地電阻Rx位于接地體E 和P 之間，但不包括P 與C 之間的電阻Rc。 被測(cè)接地電阻RX的值，由電流互感器的變流比K以及電位器的電阻RS來確定，而與RC無關(guān)。ZC8型接地電阻測(cè)量?jī)x原理示意圖 ZC-8型接地電阻測(cè)量?jī)x采用補(bǔ)償法測(cè)量接地電阻的原理二、二、ZCZC8 8型接地電阻測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)介型接地電阻測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)介 ZC8型接地電阻測(cè)量?jī)x的外形與搖表相似，所以又稱為接地?fù)u表。外形圖 附件 三根連接線電流和電位探針 P2、C2可短接后引出一個(gè)端鈕E，將E與被測(cè)接地極E，相接即可。端鈕C1接電流探針，P1接電位探針。二、二、ZCZC8 8型接地電阻測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)介型接地電阻測(cè)量?jī)x簡(jiǎn)介 內(nèi)部電路圖 注意注意：接地電阻測(cè)量?jī)x應(yīng)采用交流電源。三、接地電阻測(cè)量?jī)x的使用與維護(hù)三、接地電阻測(cè)量?jī)x的使用與維護(hù) 測(cè)量變壓器接地裝置的接地電阻 步驟步驟1 測(cè)量前的準(zhǔn)備測(cè)量前的準(zhǔn)備 使用