万用表、钳形电流表、核相仪、摇表的使用方法及安全注意事项

第一章：电工测量

一、电工常用携带式仪表的应用

电工常用携带式仪表主要有万用表、钳形电流表及兆欧表。

（一）万用表的应用

万用表可用来测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻、电感、电容。音频电平及晶体三极管的电流放大系数β值等。如下图所示：

指针式万用表

数字式式万用表

1．万用表的使用方法

（1）端钮（或插孔）选择要正确：红色测试棒连结线要接到红色端钮上（或标有“+”号的插孔内），黑色测试棒连结线要接到黑色端钮上（或标有“-”号的插孔内）。有的万用表备有交直流电压为2500V的测量端钮，使用时黑色测试棒仍接黑色端钮，而红色测试棒接到2500V的端钮上。

（2）转换开关位置选择要正确：根据测量对象转换开关转到相应的位置，有的万用表面板上有两个转换开关，一个选择测量种类，一个选择测量量程。使用时应先选择测量种类，然后选择测量量程。

（3）量程选择要合适：根据被测量的大致范围，将转换开关转至适当的量限上，若测量电压或电流时，最好使指针指在量程的1/2至2/3的范围内，这样读数较为准确。

（4）正确进行读数：在万用表的标度盘上有很多标度尺，它们分别适用于不同的被测对象。因此测量时在对应的标度尺上读数的同时也应注意标度尺读数和量程档的配合，以避免差错。

（5）欧姆档的正确使用：

（a）选择合适的倍率档：测量电阻时，倍率档的选择应以使指针停留在刻度线较稀的部分为宜，指针越接近标度尺的中间部分，读数越准确，越向左、刻度线越密，读数的准确度越差。

（b）凋零：测量电阻之前，应将两根测试棒碰在一起，同时转动“调零旋钮”，使指针刚好指在欧姆标度尺的零位上，这一步骤称为欧姆档调零。每换一次欧姆档，测量电阻之前都要重复这一步骤，从而保证了测量的准确性，如果指针不能调到零位，说明电池电压不足，需要更换。

（c）不能带电测量电阻：测量电阻时万用表是电池供电的，被测电阻决不能带电，以免损坏表头。

（d）注意节省干电池：在使用欧姆档间歇中，不要让两根测试棒短接，以免浪费电池。

2．使用万用表应注意的事项

（1）使用万用表时要注意手不可触及测试棒的金属部分，以保证安全和测量的准确度。

（2）在测量较高电压或大电流时，不能带电转动转换开关，否则有可能使开关烧坏。

（3）万用表用完以后，应将转换开关转到“空档”或“OFF”档，表示已关断。有的表没有上述两档时可转向交流电压最高量程档，以防下次测量时疏忽而损坏万用表。

（4）平时要养成正确使用万用表的习惯，每当测试棒接触被测线路前应再一次全面检查，看看各部分位置是否有误，确实没有问题时再进行测量。

（二）钳形电流表的应用

钳形电流表按结构原理不同分为磁电式和电磁式两种，磁电式可测量交流电流和交流电压；电磁式可测量交流电流和直流电流。

1．钳形电流表的使用方法和使用时应注意的事项

（1）在进行测量时用手捏紧扳手即张开，被测载流导线的位置应放在钳口中间，防止产生测量误差，然后放开扳手，使铁心闭合，表头就有指示。

（2）测量时应先估计被测电流或电压的大小，选择合适的量程或先选用较大的量程测量，然后再视被测电流、电压大小减小量程，使读数超过刻度的1/2，以便得到较准确的读数。

（3）为使读数准确，钳口两个面应保证很好的接合，如有杂声，可将钳口重新开合一次，如果声音依然存在，可检查在接合面上是否有污垢存在，如有污垢，可用汽油擦干净。

（4）测量低压可熔保险器或低压母线电流时，测量前应将邻近各相用绝缘板隔离，以防钳口张开时可能引起相间短路。

（5）有些型号的钳形电流表附有交流电压刻度，测量电流、电压时应分别进行，不能同时测量。

（6）不能用于高压带电测量。

（7）测量完毕后一定要把调节开关放在最大电流量程位置，以免下次使用时由于未经选择量程而造成仪表损坏。

（8）为了测量小于5A以下的电流时能得到较准确的读数，在条件许可时可把导线多绕几圈放进钳口进行测量，但实际电流数值应为读数除以放进钳口内的导线根数。

2．钳形电流表在几种特殊情况下的应用

（1）测量绕线式异步电动机的转子电流：用钳形电流表测量绕线式异步电动机的转子电流时，必须选用电磁系表头的钳形电流表，如果采用一般常见的磁电系钳形表测量时，指示值与被测量的实际值会有很大的出入，甚至没有指示，其原因是磁电系钳形表的表头与互感器二次线圈连接，表头电压是由二次线圈得到的。根据电磁感应原理可知，互感电动势为E2＝4.44fWФm，由公示不难看出，互感电动势的大小与频率成正比。当采用此种钳形表测量转子电流时，由于转子上的频率较低，表头上得到的电压将比测量同样工频电流时的电压小的多(因为这种表头是按交流50Hz的工频设计的)。有时电流很小，甚至不能使表头中的整流元件导通，所以钳形表没有指示，或指示值与实际值有很大出入。

如果选用电磁系的钳形表，由于测量机构没有二次线圈与整流元件，被测电流产生的磁通通过表头，磁化表头的静、动铁片，使表头指针偏转，与被测电流的频率没有关系，所以能够正确指示出转子电流的数值。

（2）用钳形电流表测量三相平衡负载时，钳口中放入两相导线时的电流指示值与放入一相时电流的指示值相同。用钳形电流表测量三相平衡负载时，会出现一种奇怪现象，即钳口中放入两相导线时的指示值与放入一相导线时的指示值相同，这是因为在三相平衡负载的电路中，每相的电流值相等，用下列公示表示Iu=Iv=Iw。若钳口中放入一相导线时，钳形表指示的是该相的电流值，当钳口中放入两相导线时，该表所指示的数值实际上是两相电流的相量之和，按照相量相加的原理，I1+I3=-I2,因此指示值与放入一相时相同。

如果三相同时放入钳口中，当三相负载平衡时，I1+I2+I3=0，即钳形电流表的读数为零。

（三）兆欧表的使用

兆欧表俗称摇表或摇电箱，是一种简便的常用的测量高电阻直接式携带型摇表，用了测量电路、电机绕组、电缆及电气设备等的绝缘电阻。表盘的上标尺刻度以“MΩ”为单位。分手摇发电机型、用交流电作电源型及用晶体管直流电源变换器作电源的晶体管兆欧表。目前常用的是手摇发电机型。

1．怎样用兆欧表测量绝缘电阻

（1）线路间绝缘电阻的测量：被测两线路分别接在线路端钮“L”上和地线端钮“E”上，用左手稳住摇表，右手摇动手柄，速度由慢逐渐加快，并保持在每分钟120转左右，持续一分钟，读出兆欧数。

（2）线路对地间绝缘电阻的测量：被测线路接于“L”端钮上，“E”端钮与地线相接，测量方法同上。

（3）电动定子绕组与机壳间绝缘电阻的测量：定子绕组接“L”端钮上，机壳与“E”端钮连接。

（4）电缆缆心对缆壳间绝缘电阻的测量：将“L”端钮与缆心连接，“E”端钮与缆壳连接，将缆心与缆壳之间的内层绝缘物接于屏蔽端钮“G”上，以消除因表面漏电而引起的测量误差。

2．兆欧表使用时应注意的事项

（1）在进行测量前先切断被测线路或设备电源，并进行充分放电（约需2～3分钟）以保障设备及人身安全。

（2）兆欧表接线柱与被测设备间连接导线不能用双股绝缘线或绞线，应用单股线分开单独连接，避免因绞线绝缘不良而引起测量误差。

（3）测量前先将兆欧表进行一次开路和短路试验，检查兆欧表是否良好。若将两连接线开路，摇动手柄，指针应指在“∞”（无穷大）处；把两连接线短接，指针应指在“0”处。说明兆欧表是良好的，否则兆欧表是有毛病的。

（4）测量时摇动手柄的速度由慢逐渐加快并保持每分钟120转左右的速度持续一分钟左右，这时才是准确的读数。如果被测设备短路、指针指零，应立即停止摇动手柄，以防表内线圈发热损坏。

（5）测量电容器及较长电缆等设备的绝缘电阻后，应立即将“L”端钮的连接线断开，以免被测设备向兆欧表倒充电而损坏仪表。

（6）禁止在雷电时或在邻近有带高压电的导线或设备时用兆欧表进行测量。只有在设备不带电又不可能受其他电源感应而带电时才能进行测量。

（7）兆欧表量程范围的选用一般应注意不要使其测量范围过多的超出所需测量的绝缘电阻值，以免读数产生较大的误差。例如一般测量低压电器设备的绝缘电阻时可选用0-200M Ω量程的表，测量高压电器设备或电缆时可选用0-2000MΩ量程的表。刻度不是从零开始，而且从1MΩ或2MΩ起始的兆欧表一般不宜用来测量低压电器设备的绝缘电阻。

（8）测量完毕后，在手柄未完全停止转动和被测对象没有放电之前，切不可用手触及被测对象的测量部分并拆线，以免触电。

3．怎么选用兆欧表

（1）目前常用国产兆欧表的型号与规格如表1－1所示。表中所列为手摇发电机型，最高电压为2500V，最大量程为10000MΩ。若需要更高电压和更大量程的可选用上海生成的新型ZC30型晶体兆欧表，其额定电压可达5000V，量程为100000MΩ。

（2）兆欧表的选择：兆欧表的选用主要是选择兆欧表的电压及其测量范围，表1－2列出了在不同情况下选择兆欧表的要求。

表1－1 常用兆欧表的型号与规格

表1－2兆欧表的电压及测量范围的选择

二、直流电阻的测量

（一）电压、电流表法

对于中直电阻（1－106Ω）可用电压、电流表法测量，其阻值可用下式求得

R X=U/I

式中 R X－被测电阻，U、I－电压、电流表的读数。

（二）万用表法和欧姆表法

1．用万用表法测量电阻间签名万用表的应用。

2欧姆表法：欧姆表是用来直接测量中值电阻的直读式仪表，它的原理线路及正确适用都基本上与万用表法的电阻档一样。

（三）直流单臂电桥（惠斯顿电桥）测量法

直流单臂电桥的主要特点是灵敏度高，可以获得高度准确的测量结果，适用于测量1－106Ω的中值电阻。它是一种较量仪器，不能直读，当电桥平衡后测量结果从公式Rx＝（R1/R2）R3计算得出，式中Rx－被测电阻，R1/R2-比例臂，R3－比较臂。

1．用QJ23型携带式直流单臂电桥测量直流电阻的方法：在使用前先要熟悉电桥面板上各元件的作用，如上图所示，面板右边四个转换盘为R3的四位读数盘，左上边的转换盘为比例臂R1/R2，左下边的为检流计G、B+、B-为外接电源接线柱，内、中、外三个接线柱有如下的作用：电桥不用时，用连接片短接内、中接线柱把检流计封住，测量电阻时，短接中、外接线柱即可，若使用外部检流计时，取掉短接片，从内柱和外柱引入即可。

测量步骤如下：

（1）将被测电阻用万用表测量，确定电阻大致范围，加入测得阻值为5Ω左右，从该电阻所标的参数可知是金属膜电阻，5.1Ω±5％，测量该电阻是否符合要求。

（2）短接中、外接线柱，打开检流计锁扣，如果检流计指针不在零位，应旋动机械调零装置，使指针指零，再旋紧锁扣。

（3）将被测电阻按下图所示接入电桥。

（4）从表1－3中所列出的QJ23型电桥比例臂的倍律与相对误差关系中可知，选用电桥的列出应大于被测电阻，选用电桥误差应略小于被测电阻所允许的误差，这样测量的电阻值准确度高，倍率选用0.001档，被测电阻范围为1－9.999Ω，相对误差为±1％，满足要求。

表1-3 QJ23电桥比例臂的倍率与相对误差关系

（5）将R1/R2比例臂转到0.001档，比例臂R3的四位读数盘转到5000的位置上，这时电桥本身的测量误差为±1％，小于±5％。

（6）松开检流计的锁紧旋钮，先按下电源按钮B并锁住，再按下检流计按钮GA，此时若检流计指针向标度尺“+”端偏转，应增大比较臂R3的电阻值，若向“-”端偏转，应减小R3电阻值，如此反复调节，直到检流计指到零位为止。假若此时比较臂四个读数盘的数值为5214，根据公式：

Rx＝R3 x R1/R2＝0.001*5214＝5.214（Ω）

电阻5.1Ω±5％的阻值范围为4.845－5.355Ω，此电阻测得结果符合要求。

2．使用单臂电桥应注意的事项

（1）根据被测电阻值的大小及对测量误差的要求，参照说明书上表格中规定，选择相应的比例臂（倍率）。

（2）电池电压不足会影响电桥的灵敏度，所以如发现电池电压不足时应调换。当采用外接电源时，必须注意极性，且勿使电压超过规定值，否则可能烧坏桥臂电阻，这时可在电源电路中串接一个可调保护电阻以便降压。

（3）测量端与被测电阻间的连接导线应尽量短而粗，连接牢靠、漆膜应刮净，避免采用线夹，以提高测量精度。

（4）在测量具有电感的电阻（例如电机或变压器绕组的电阻）时，应先接通电源，再按检流计按钮，断开时应先断开检流计按钮，再断开电源，以免线圈的自感电动势打坏检流计。

（5）电桥不用时应将检流计锁住并短接内、中接线柱，以免在搬动时震断吊丝。

（6）在调节比较臂电阻的过程中，电桥还未接近平衡状态时，流过检流计的电流可能较大，这时应松开检流计按钮。只能每次调节后，短时按下按钮，以保护检流计不至于损坏。

（7）对具有电容的设备进行测量时，应先放电后再测量。

（四）直流双臂电桥（凯尔文电桥）测量法

直流双臂电桥是用来测量10-5－1Ω之间的小阻值电阻的常用仪器。测量的准确度高。

1．直流双臂电桥测量电阻的方法

以用QJ103型双电桥测量100kW三相交流异步电动机定子绕组的组织为例来介绍。

（1）打开检流计的锁扣，如指针不在零位，应旋动机械调零装置使指针指零，再旋紧锁扣。

（2）注意电压端钮P1、P2一定要接在电流端钮C1、C2的内侧。

（3）估计一下定子绕组阻值的大致范围，对于100kW电动机定子绕组阻值，假设大约为0.05～0.2Ω之间。查表1－4倍率应为X10，误差为±2％。

（4）将比例臂R1/R2（倍率旋钮）转向X10档，将比较臂Rn（标准电阻读数盘）调到0.015Ω左右，松开检流计锁紧旋钮，先按下电源按钮B并锁住，再用左手按检流计按钮GA，此时若检流计指针指向标度尺“+”端偏转，应增大比较臂的电阻值。若向“-”端偏转应减小比较臂的电阻值。如此反复调节Rn，直到检流计指向零位为止。此时若比较臂的转盘指针指到0.0127时，则根据公式：

Rx＝Rn2R2/R1＝10*0.0127＝0.127（Ω）

表1－4 QJ103型电桥比例臂的倍率与相对误差关系

2．使用直流双臂电桥应注意事项

在使用双臂电桥时，除了应遵守前面介绍使用单臂电桥有关注意事项外，还应注意以下几点：

（1）双臂电桥连接被测电阻Rx用四根导线，有电位接头P1、P2，电流接头C1、C2，在接

线时，P1、P2两根引线应接在被测电阻的内侧。

（2）双臂电桥测量电阻时工作电流较大，电源容量要大，可用蓄电池做外接电源。测量时操作速度要快，测量结束时应立即关断电源。

QJ44型直流电阻电桥实际使用

1.主要技术指标

2.1主要参数：如下表所示

2.2基本误差允许极限：

E lim == ± C % (R N /10+ X )

式中：E lim——基本误差允许极限， R N—基准值， C—准确度等级指数， X－测量盘示值。

表1

2.3使用环境条件：

a．参比值：温度20±1.5°C, 相对湿度40％－60％

b．标称值：温度20±15°C, 相对湿度25％－80％

2.4指零仪：

a.内附指零仪有机械和电气调零装置，灵敏度可以调节。

b.阻尼时间：不大于4秒。

c.灵敏度：电桥从平衡点开始，电阻值偏离一个等级指数值时，指零仪指针偏转应不小于2格。

d.噪音：指针抖动不大于1/3格。

e.在电桥背面电池盒内装有外接指零仪插座。

2.5 电源：电桥工作电源为R20型（＃1）1.5v干电池6节并联使用，指零仪电源为6F22 型9v叠层电池。

3.基本工作原理

QJ44型是典型的双臂电桥又称凯尔文电桥线路。其中倍率臂由对称的七对电阻组成。测量臂由一个进盘和一个滑盘组成。主要电阻元件采用低温度系数锰铜丝绕制而成，并经严格工艺处理和长期人工老化，准确度高，稳定性好。指零仪采用JZ2B调制型直流放大器，灵敏度高，噪音小，可靠性好，耗电省。+

4.使用方法

4.1准备

在电桥背面电池盒内按极性装入6节R20型和1节6F22型干电池。当电桥工作电源采用外接时，内装R20型电池应全部取出。将指零仪电源开关“B G”拨到“通”位置，5分钟后

好。

4.2测量

将被测量电阻，按四端钮法接入电桥的C1、P1、P2、C2接线柱，其中AB之间为被测电阻。测量0.1Ω以下电阻时，测量用连接导线电阻应大于0.01Ω。估计被测电阻值大小，适当选

择倍率盘和测量盘，按下“G”、“B”按钮，同时调节测量盘，使指零仪重新指零，此时电桥平衡，被测电阻R X为：

R X＝倍率3测量盘（步进盘＋滑线盘）示值。指零仪灵敏度开始时应放在较低位置，电桥初步平衡后再提高，这样既能缩短测量时间又防止指零仪指针的损坏。

4.3快速测量

在测量变压器等线圈直流电阻时，由于电感反电势影响，不仅测量时间长，而且容易损坏电桥。如果配用本厂生产的ZY9624型双桥快速测量附加器，则测量不仅快速、准确、直观，而且安全可靠。

5.注意事项

5.1测量0.1Ω以下电阻时“B”按钮应间歇使用，以节约用电。在测量带电感的直流电阻时，

应先按“B”，再按“G”；测量完毕，应先放“G”,后放“B”。

5.2 在测量大中型变压器线圈直流电阻时，必须将四根测量导线绞合在一起，以提高对电磁

场和地磁场的抗干扰能力。最好采用接触良好的外接电源供电，消除不稳定因素。

5.3电桥使用完毕，应将“B”和“G”按钮复位，“B G”开关应关掉。电桥长期不用，应将所

有电池取出。

5.4电桥贮放环境：温度5－35°C，相对湿度25％－80％，空气中无腐蚀性气体，避免阳光直射。

三、接地电阻的测量

1、接地电阻测量

①被测接地E（C2、P2）和电位探针P1及电流探针C1依直线彼此相距20米，使电位探针处于E、C中间位置，按要求将探针插入大地。

②用专用导线将端子E（C2、P2）、P1、C1与探针所在位置对应连接。

③开启电源开关“ON”，选择合适档位轻按一下键，该档指示灯亮，表头LCD显示的数值即为被测得的接地电阻值。

2、土壤电阻率测量如图

测量时在被测的土壤中沿直线插入四根探针，并使各探针间距相等，各间距的距离为L，要求探针入地深度为L/20cm,用导线分别从C1、P1、P2、C2各端子与四根探针相连接。若测出阻值为R，则土壤电阻率按下式计算：ρ=2лRL。

ρ-土壤电阻率（Ω2cm）、L-探针与探针之间的距离(cm)、R-地阻仪的读数（Ω）。

用此法则得的土壤电阻率可以近似认为是被埋入之间区域的平均土壤电阻率。

3、测量注意事项和维护保养

（1）测量保护接地电阻时，一定要断开电气设备与电源连接点。在测量小于1Ω的接地电阻时，应分别用专用导线连在接地体上，C2在外侧P2在内侧如图所示：

（2）测量接地电阻时最好反复在不同的方向测量3-4次，取其平均值。

（3）测量大型接地网接地电阻时，不能按一般接线方式测量，可参照电流表、电压表测量法中的规定选定埋插点。

（4）若测试回路不通或超量程时，表头显示“1”，说明溢出，应检查测试回路是否连接好或是否超量程。

（5）本表当电池电压低于7.2V时，表头显示欠压符号“←”，表示电池电压不足，此时

应插上电源线由交流供电或打开仪器后盖板更换干电池。

（6）如果使用可充电池时，可直接插上电源线利用本机充电，充电时间一般不低于8小时。

（7）存放保管本表时，应注意环境温度和湿度，应放在干燥通风的地方为宜，避免受潮，应防止酸碱及腐蚀气体，不得雨淋，暴晒，跌落。

四、电能的测量

测量电能的仪表称为电度表，常用的是感应式电度表，用于测量交流负载所消耗的电能。

交流有功电能的测量

1、单相交流电路有功电能的测量如图所示，

单相电度表接线

2、三相交流电路有功电能的测量

（1）三相三线制交流电路有功电能的测量用感应式三相二元件电度表进行测量，

（2）三相四线制交流电路有功电能的测量

(3)高电压大电流三相交流电路有功电能的测量如果要测量高电压大电流三相电路的电能，就要同时接入电压互感器和电流互感器来测量。其读数要乘以两互感器的变比才是实际电能值。如果电压互感器的变比为6000/100,就乘以60，电流互感器的变比是100/5，就乘以20，这些数值也称为电度表的倍率。