电气笔记——表的认识

1.1 万用表

1.1.1 磁电整流式万用表

结构 :磁电式表头 + 二极管整流电路

磁电表头本身只能测直流;交流档依靠二极管,把交流电转成脉动直流,再送入表头。

原理重点

表头偏转大小,正比于整流之后电流的平均值。

表盘刻度是按照正弦交流电的平均值→换算成有效值标定的。

只适合正弦交流电!

如果是非正弦交流电,波形系数变了,读数不准,不能用来测非正弦。

可测量项目

  1. 直流电压、直流电流(磁电表头直接测)

  2. 正弦交流电压、正弦交流电流(整流后测量)

  3. 电阻、通断(内部电池供电)

操作

  1. 测电压:并联;直流红正黑负;交流不分极性

  2. 测电流:串联;严禁并联

  3. 测电阻:必须断电,表笔短接欧姆调零;换挡重新调零

  4. 读数最佳区域:表盘中间一段,误差最小

  5. 使用完毕,档位打到交流电压最高档

|-------|--------------------|-----|
| | 读数最佳区域 | 零点 |
| 电流、电压 | 满量程*2/3(60%~80%) | 最左侧 |
| 电阻 | 中间 | 最右侧 |

1.1.2 数字式万用表

接口

20A:测大电流max20A

mA:测小电流max200mA/测电容

com:公共端

VΩ/二极管:测电压1000V/电阻/二极管

功能

蜂鸣器:判断电器通断状态

黑:com 红:VΩ,断路器开关闭合/打开,蜂鸣器响/不响,判定正常

欧姆档(Ω):

直流电压档(-V):(+-48、62、72、24、12)

区分正负极,接错会打火花

交流电压档(~V):(民用:220,工厂:380【异步电动机】)

左零(N)右火(L)中接地

不区分正负极,接入电路按照说明书安装,乱装有风险

控火不控零,接入按标识

用万用表测量需并联

交流电流档(~A):

一般测量用钳形表多

用万用表测量需串联

直流电流档(-A):

电容档(F):

单位:法拉(f)、毫法(mf)、微法(uf)、纳法(nf)

既不生产也不消耗能量,它是储能元件

测电容要放电

测电压

1.2 电磁式表

动圈式电流表:

电磁电压表:

结构 :固定线圈 + 可动铁片

线圈通电产生磁场,磁化铁片,铁片之间产生排斥力,带动指针偏转。无二极管整流

原理

偏转力矩和电流有效值的平方成正比。

直接响应有效值,不依赖波形

特点

  1. 交流、直流两用

  2. 正弦、非正弦交流电,都能测出有效值

  3. 刻度不均匀:表盘起始位置刻度密,后面稀疏

  4. 精度一般,仪表本身功耗较大

  5. 耐过载,可靠性好

常见实物

配电箱、配电柜面板固定式电流表、电压表(最典型)

接线

电磁式电压表:并联在被测电源两端

电磁式电流表:串联接入电路

几乎不做手持万用表!手持指针万用表是磁电整流式,不是电磁式

1.3 静电式电压表

原理 :内部有固定电极、可动电极,两极加上电压,依靠静电吸引力带动可动电极偏转。

偏转转矩与电压平方成正比

特点

  1. 交直流两用,测交流电读出真实有效值;正弦、非正弦交流都能测,不受波形影响

  2. 输入阻抗极大,几乎不从被测电路吸取功率

  3. 刻度不均匀,前密后疏(平方关系)

  4. 主要用来测高压,低压很少用

接法 :

并联在被测电压两端

可测量 :

直流电压、交流高压(正弦、非正弦交流电压有效值)

不能测电流、不能测功率、不能测电阻

测电流

1.4 钳形电流表

本质:电流互感器TA + 电流表

原理(电流互感器原理):

钳口是它的铁芯,把一根相线卡进钳口,这根导线相当于互感器一次绕组(1匝);

铁芯内部二次绕组感应出小电流,送入表头测量。

使用规则:

  1. 只能卡单根相线!不能同时夹住两根线(一火一零 / 两根相线,磁场抵消,读数为0)

  2. 不需要断开导线,可不断线多次测量交流电

  3. 档位选择:先大量程试测,再换合适量程,指针落在表盘中间最佳

  4. 测量时钳口要闭合紧密;有油污、缝隙会带来测量误差

**分类:**电磁式钳形表、数字钳形表

安全:适合现场临时测量,不能用于精密计量

禁忌:不可测高压,只能低压回路;潮湿环境注意防触电

1.5 电磁式电流表(大电流搭配电流互感器)

见1.2

测绝缘电阻

1.6 兆欧表(摇表)

本质与作用

测量绝缘电阻,判断线路、电机、电缆绝缘好坏;不能测普通电阻。

接线端子

  • L 线路端:接被测设备导体(带电侧)

  • E 接地端:接外壳、接地部分

  • G 屏蔽端:测长电缆、受潮设备,消除表面漏电(减少误差)

电压选型:- 500V以下电气设备(380V电机、220V线路)→ 500V摇表 - 1kV以上设备 → 1000V及以上摇表

操作步骤

  1. 被测设备断电、充分放电,防止触电和损坏摇表

  2. 两表笔开路:摇动手柄,指针指向∞(无穷大)

  3. 两表笔短接:轻摇手柄,指针指向0;完成自检

  4. 接线,匀速摇动手柄,转速保持120r/min左右

  5. 读取数值;测量完毕,先拆线,再停止摇表,然后对被测设备放电

合格标准: 380V电机,用500V摇表,绝缘电阻≥0.5MΩ为合格

核心

  1. 测量前必须断电放电

  2. 转速维持约120转/分钟,持续一分钟后读稳定值

  3. 禁止在雷电、潮湿环境测;禁止带电测量

  4. 单位:MΩ(兆欧)

测接地电阻

1.7 接地电阻测量仪(接地摇表)

原理(电位降法,也叫电压电流法):

仪表内部有手摇发电机,产生交流电流。 电流从被测接地极E流入大地,经过大地土壤,通过电流探针C流回仪表,在大地中形成电流场。 在接地极E和电流极C中间打入电位探针P,测量E与P之间的电位差。

已知回路电流I,测出E、P间电压U,就能算出接地极的接地电阻

作用

专门测量接地装置的接地电阻(接地极对地的电阻),不能测普通电阻、绝缘电阻。

端子(四端钮款) :

  • C2、P2:短接在一起,接被测接地极 E

  • P1:电位探针(电位极P)

  • C1:电流探针(电流极C)

三端钮:E、P、C,原理一样

探针布置

  1. 电位探针P、电流探针C,沿一条直线打入地下

  2. 接地极E到P:20m;P到C:20m(E到C总共40米)

  3. 探针要插入潮湿土壤;干燥土地浇水,减小接触电阻

操作步骤:

  1. 断开接地极和设备之间的连接(把被测试接地体与线路分开)

  2. 按距离打两根探针,接好仪表引线

  3. 选择合适倍率,匀速摇动手柄,转速大约120r/min

  4. 调节刻度盘,使指针指在中心红线,读数×倍率=接地电阻

  5. 测量完成,拆除导线,收回探针

核心

  1. 原理:电位降法

  2. 测量时,被测接地极要和电气设备断开,否则测量不准,还会有危险

  3. 不能在雷雨天气测量

  4. 区分:摇表(兆欧表)测绝缘电阻;接地电阻测试仪测接地电阻(选择题高频坑)

测功率、功率因数

1.8 功率表(电动式仪表)

结构与原理

电动式仪表,两组线圈:固定线圈(电流线圈) + 可动线圈(电压线圈)

  • 固定线圈:串联在主回路,通过负载电流

  • 可动线圈:串联分压电阻后并联在负载两端,承受负载电压 有功功率 ,指针偏转角度直接反映有功功率。

接线规则

发电机端(同名端,带*星号端子) 电流线圈端接电源侧;

电压线圈 端要和电流线圈*端接在同一侧,避免产生附加误差。

一句话:星号端接在一起。

核心

  1. 仪表类型:电动式,交直流两用

  2. 可以测正弦、非正弦交流电有功功率

  3. 单相电路:一块功率表

  4. 三相三线制:二瓦计法(两块功率表)测三相总有功功率

  5. 三相四线制:不能用二瓦计法,要用三块功率表

量程选择:电压量程 ≥ 被测电压;电流量程 ≥ 被测负载电流。 不能超量程使用。

1.9 功率因数表

原理与类型

大多为电动式仪表,用来直接测量电路功率因数cosφ,反映电压与电流的相位差。

功率因数:有功功率÷视在功率

接线要点

同时接入电压、电流

  • 电压线圈:并联接电源

  • 电流线圈:串联接入相线

同样存在同名端(*),接线不能接反。

核心

  1. 测量对象:交流电路的功率因数,直流电路没有功率因数(直流cosφ=1)

  2. 适用:正弦交流电

  3. 读数:表盘直接读出;感性负载指针偏向滞后,容性负载偏向超前

  4. 不能测电压、电流、功率,只测功率因数

测频率

1.10 频率表

作用

专门测量交流电的频率 f,单位:赫兹 Hz。

工频交流电标准是 50Hz

❗直流没有频率,不能用频率表测直流

原理(常用:电动式、谐振式) :

谐振式频率表(铁磁谐振型,配电盘常用) 利用LC谐振原理,当被测电源频率等于谐振频率,指针指示读数。

接线 并联在被测交流电源两端(和电压表一样) 只需要接入电压信号,不需要串电流。

核心

  1. 只能测正弦交流电频率,一般不用于非正弦

  2. 接线:并联接交流电源

  3. 工频市电:50Hz

  4. 不能测电压、电流、功率、电阻,只测频率

  5. 不能接直流电

非正弦交流电测量

1.11 电动式电压表

电动系电压表一般是把定圈和动圈串联以后再根据量程大小,串联不同的附加电阻。 电动系仪表比电磁系仪表准确度高,电动系仪表工艺简单,应用广泛、可以用来测量 交直流 的电压、电流和功率,还可以构成比率表,测量功率因数、频率、 电容 、电感等,可以用来测量 非正弦电流 的有效值,适用于交流精密测量,可制成便携式交直流两用的电压表和电流表,还可以制成测量功率的各种功率表,所以电动系仪表是非常重要的一种仪表。

结构原理

电动式仪表,两组线圈:固定线圈 + 可动线圈

两个线圈通入电流产生磁场,相互作用带动指针偏转。 和电动式功率表是同一种仪表类型,只是内部串了大分压电阻,做成电压表。

核心

  1. 交直流两用

  2. 正弦、非正弦交流电,都能测出真实有效值

  3. 力矩和电压平方成正比 → 刻度不均匀,前密后疏

  4. 精度高,多用于精密测量、实验室仪表

  5. 接法:并联在被测电路两端

能测/不能测

交流电压、直流电压;正弦、非正弦交流电压有效值

不能直接测电流、电阻

和电磁式电压表对比

  • 电动式电压表:精度高;交直流;正弦/非正弦均可;刻度不均;实验室精密测量

  • 电磁式电压表:精度一般;交直流;正弦/非正弦均可;刻度不均;配电柜面板安装

共同特点:都可以测非正弦交流有效值;磁电整流万用表不行!

1.12 电动式电流表

电动系电流表是一种利用固定线圈磁场驱动可动线圈偏转来测量电流的机械式高精度仪表,可用于交流和直流电流测量。

定义与结构

电动系电流表属于机械式指示电表,其核心测量机构由**固定线圈(定圈)和可动线圈(动圈)**组成。固定线圈产生磁场,当电流通过时作用于可动线圈,使其发生偏转。偏转角度通过游丝产生的反力矩平衡,从而指示电流大小。仪表通常配有阻尼翼片,通过空气阻尼实现指针稳定。

便捷式实验室仪表:

结构原理

属于电动式仪表,固定线圈 + 可动线圈两组线圈。 电流通入两组线圈,磁场相互作用带动指针偏转。

力矩

核心

  1. 交、直流两用

  2. 正弦、非正弦交流电都能测出真实有效值

  3. 力矩和电流平方成正比,刻度不均匀,前密后疏

  4. 精度高,多用于实验室精密测量

  5. 接线:串联接入被测回路

适用场景:实验室精密检测;配电柜一般不用,配电柜上普通电流表是电磁式。

1.13 电动式功率表 见1.8

1.14 电磁式仪表(可以测有误差,一般不作为首选) 见1.2

1.15 静电式电压表 见1.3

图片所有来源:网上查找

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