电工技能与实训教案四常用电工仪表

项目二常用电工仪表一、教学目标1、知识目标：让学生能对常用电工仪表符号识别与选用、指针式数字式万用表、兆欧表的基本使用。2、能力目标：能熟练应用万用表测量基本的物理量。3、德育目标：培养学生正确使用基本的电工仪表，养成良好的使用习惯。二、教学方法：讲授、实训三、教学重难点：指针式、数字式万用表的使用、兆欧表的基本应用。四、教具：指针式、数字式万用表、兆欧表等。五、教学内容及过程：在电工技术中经常测量的电量主要有电流、电压、电阻、电能、电功率和功率因数等，测量这些电量所使用的仪器仪表统称为电工仪表。在实际电气测量工作中，必须要了解电工仪表的分类、基本用途、性能特点，以便合理地选择仪表，还必须掌握电工仪表的使用方法和电气测量的操作技能，以获得正确的测量结果。本项目主要进行电工仪表识别与选用以及万用表、兆欧表、接地电阻表、直流电桥的操作使用等项技能训练。任务1仪表符号识别与选用训练1．指示仪表分类电工仪表的种类繁多．归纳起来可分为两大类：即直读式电工仪表和比较式电工仪表。在直读式仪表中按指示方式又分有指示仪表和数字仪表。虽然它们的结构原理不同，但测量使用方法是相似的。在此主要介绍直读式指示仪表。指示仪表是最常见的一种电工仪表，其特点是把被测电量转换为可动部分的角位移，根据可动部分的指针在标尺刻度上的位置，直接读出被测量的数值。常用指示仪表又可按以下六种方法分类：（1）按仪表使用方式分类：可分为安装式仪表和可携式仪表。安装式仪表是指在发电厂、变电站、配电室的开关板上以及各种小型电气设备上所使用的固定安装的仪表。可携式仪表是指在科学研究、教学实验、工矿企业的实验室和生产工序中所使用的非固定安装的仪表。（2）按仪表测量的量分类：可分为电流表、电压表、功率表、电度表、欧姆表、兆欧表等。（3）按仪表工作原理分类：可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、整流系等。（4）按仪表防护性能分类可分为普通型、防尘型、防溅型、防水型、水密型、气密型、隔爆型等七种形式。（5）按仪表精度等级分类可分为0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。仪表精度等级的百分数又叫做仪表的基本误差。仪表可能产生的绝对误差等于精度等级的百分数乘以仪表的量程。（6）按被测物理量性质分类，可分为直流电表、交流电表和交直流电表。交流电表一般都是按正弦交流电的有效值标度的。2．电工仪表的型号电工仪表的型号是按规定的编号规则编制的，它可以反映出仪表的用途和工作原理。不同结构形式的仪表规定有不同的编号规则。安装式仪表的型号一般是由形状代号、系列代号、设计序号、用途代号组成。形状代号有两位：第一位代表仪表面板的最大尺寸，第二位代表仪表的外壳尺寸。系列代号（见表4.2中的代号）是表示仪表的工作原理。用途代号（见表4.1中的仪表符号）表示测量的量。例如，44C2—A型电流表，其中“44”为形状代号，表示面板和外壳为40mm，“C”表示磁电系仪表，“2”为设计序号，“A”表示测量电流。可携式仪表的型号除了不用形状代号外，其他部分与安装式仪表相同。例如，T62—V型电压表，其中“T”表示电磁系仪表，“62”为设计序号，V表示测量电压。电度表的型号与可携式仪表基本相同，只是在型号前再加一个“D”。例如，“DD”表示单相电度表，“DT”表示三相电度表，“DS”表示有功电度表，“DX”表示无功电度表。在使用电工仪表进行测量时，为了保证测量精度，减小测量误差，应合理选择仪表的结构类型、测量范围、精度等级、仪表内阻等，同时还须采用正确的测量方法。3．仪表类型的选择被测电量可分为直流电量和交流电量，交流电量中又分有正弦量和非正弦量。在电力工程中涉及到的交流电，大多数是工频（50Hz）正弦交流电。对于直流电量的测量，广泛选用磁电系仪表。对于正弦交流电量的测量，可选用电磁系或电动系仪表。一般交流电表都是按正弦交流电的有效值刻度的，若要测量正弦交流电的平均值、峰值、峰-峰值或非正弦交流电，则需要进行换算或使用专门刻度的仪表。4．仪表精度的选择从提高测量准确度的角度出发，仪表的精确度越高越好。但精确度高的仪表对工作环境条件的要求严格，仪表的成本也高，所以仪表精确度的选择，要从测量的实际需要出发，既要满足测量要求，又要本着节约的原则。通常0.1级和0.2级仪表用做标准仪表或在精密测量时选用，0.5级和1.0级仪表作为实验室测量选用，1.5级、2.5级和5.0级仪表可在一般工程测量中选用。5．仪表量程的选择仪表的准确度只有在合理的量程下才能发挥作用，这在指示仪表中具有普遍意义。由于测量误差与仪表的量程有关，如果仪表的量程选择得不合理，标尺刻度得不到充分利用，即使仪表本身的准确度很高，测量误差也会很大。为了充分利用仪表的准确度，应尽量按使用标尺的后1/4段的原则选择仪表的量程。此段上的测量误差基本上等于仪表的精度等级，而在标尺中间位置上的测量误差为仪表准确度的2倍。应尽量避免使用标尺的前1/4段，但要保证仪表的量程大于被测量的最大值。6．仪表内阻的选择仪表的内阻是指仪表两端子间的等效电阻，它反映了仪表本身消耗的功率大小，测量时会影响电路的工作状态。选择仪表时，须根据被测对象阻抗大小来选择仪表内阻，否则会给测量结果带来很大误差。为了使仪表接入测量电路后不至于改变原来电路的工作状态，要求电流表或功率表的电流线圈内阻尽量小些，并且量程越大，内阻应越小。电压表或功率表的电压线圈内阻要尽量大些，并且量程越大，内阻应越大。选择仪表时，对仪表的类型、精度、量程、内阻等的选择要综合考虑，特别要考虑引起较大误差的因素。除此之外，还应考虑仪表的使用环境和工作条件，在国家标准中，对仪表的使用环境和工作条件做了具体的规定，仪表必须在规定的工作条件下使用。任务2万用表的测量使用训练1．万用表的组成与基本性能万用表又叫复用电表，它是一种可测量多种电量的多量程便携式仪表。由于它具有测量种类多，测量范围宽，使用和携带方便，价格低等优点，因此应用十分广泛。一般万用表都可以测量直流电流、直流电压、交流电压、直流电阻等，有的万用表还可以测量电平、交流电流、电容、电感以及晶体管的hFE值等。万用表的基本原理是建立在欧姆定律和电阻串并联分流、分压规律的基础之上的。万用表主要是由表头、转换开关、分流和分压电路、整流电路等组成。在测量不同的电量或使用不同的量程时，可通过转换开关进行切换。万用表按指示方式不同，可分为指针式（模拟式）和数字式两种。指针式万用表的表头为磁电系电流表，数字式万用表的表头为数字电压表。在电工测量中，指针式万用表使用得较多，但有些场合也使用数字式万用表，下面分别讲述其使用方法。2．指针式（模拟式）万用表的使用指针式（模拟式）万用表的型号很多，但测量原理基本相同，使用方法相近。下面以电工测量中常用的MF47型万用表为例，说明其使用方法。MF47型万用表的表头灵敏度为45A，表头内阻为2500，并对各量程实现了全保护。其主要性能见表，外形、表盘、电路原理详细见书上所示。MF47型万用表的使用方法如下：（1）使用前的准备万用表使用前先要调整机械零点，把万用表水平放置好，看表针是否指在电压刻度零点，如不指零，则应旋动机械调零螺丝，使表针准确指在零点上。万用表有红色和黑色两只表笔（测试棒），使用时应插在表的下方标有“＋”和“*”的两个插孔内，红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“*”插孔。MF47型万用表用一个转换开关来选择测量的电量和量程，使用时应根据被测量及其大小选择相应挡位。在被测量大小不详时，应先选用较大的量程测量，如不合适再改用较小的量程，以表头指针指到满刻度的2/3以上位置为宜。万用表的刻度盘上有许多标度尺，分别对应不同被测量和不同量程，测量时应在与被测电量及其量程相对应的刻度线上读数。（2）电流的测量测量直流电流时，用转换开关选择好适当的直流电流量程，将万用表串联到被测电路中进行测量。测量时注意正负极性必须正确，应按电流从正到负的方向，即由红表笔流入，黑表笔流出。测量大于500mA的电流时，应将红表笔插到“5A”插孔内。（3）电压的测量测量电压时，用转换开关选择好适当的电压量程，将万用表并联在被测电路上进行测量。测量直流电压时，正负极性必须正确，红表笔应接被测电路的高电位端，黑表笔接低电位端。测量大于500V的电压时，应使用高压测试棒，插在“2500V”插孔内，并应注意安全。交流电压的刻度值为交流电压的有效值。被测交、直流电压值，由表盘的相应量程刻度线上读数。（4）电阻的测量测量电阻时，用转换开关选择好适当的电阻倍率。测量前应先调整欧姆零点，将两表笔短接，看表针是否指在欧姆零刻度上，若不指零，应转动欧姆调零旋钮，使表针指在零点。如调不到零。说明表内的电池不足，需更换电池。每次变换倍率挡后，应重新调零。测量时用红、黑两表笔接在被测电阻两端进行测量，为提高测量的准确度，选择量程时应使表针指在欧姆刻度的中间位置附近为宜，测量值由表盘欧姆刻度线上读数。被测电阻值＝表盘欧姆读数×挡位倍率测量接在电路中的电阻时，须断开电阻的一端或断开与被测电阻相并联的所有电路，此外还必须断开电源，对电解电容进行放电，不能带电测量电阻。5）晶体管测量将测量转换开关置于“hFE”位置，将被测晶体管NPN型或PNP型的基极、集电极和发射极分别插入相应的“B”、“C”和“E”插孔中，即得到“hFE”的值。测试条件VCE＝1.5V，IB＝10A，“hFE”的值显示在0～300之间。（6）使用注意事项①在测量大电流或高电压时，禁止带电转换量程开关，以免损坏转换开关的触点。切忌用电流挡或电阻挡测量电压，否则会烧坏仪表内部电路和表头。②测量直流电量时，正负极性应正确，接反会导致表针反向偏转，引起仪表损坏。在不能分清正负极时，可选用较大量程的挡试测一下，一旦发生指针反偏，立即更正。③测量完毕后，将转换开关置于空挡或电压最高挡位置，以保护仪表。若仪表长期不用时，应取出内部电池，以防电解液流出损坏仪表。3．数字万用表的使用数字万用表以其测量精度高、显示直观、速度快、功能全、可靠性好、小巧轻便、耗电量小以及便于操作等优点，受到人们的普遍欢迎，已成为电子、电工测量以及电子设备维修的必备仪表。下面以M830B型数字万用表为例进行介绍。M830B型数字万用表是一种三位半数字万用表，配有液晶显示器，最大显示值为1999；测量速率约3次/s，能自动显示极性和超量程符号，并对各量程实现了全保护。采用一节6F22型9V叠层电池供电，工作温度范围是0～40℃。M830B型数字式万用表的主要性能指标、外形图见书上所示。M830B型万用表的使用方法如下（1）直流电压（DCV）测量使用时，将功能转换开关置于“DCV”挡的相应量程上，将红表笔插入测量插孔“V”，黑表笔插入测量插孔“COM”，两表笔并联在被测电路两端，并使红表笔对应高电位端，黑表笔对应低电位端。此时显示屏显示出相应的电压数字值。如果被测电压超过所选定量程，显示屏将只显示最高位“1”，表示溢出，此时应将量程改高一挡，直至得到合适的读数。但被测电压超过所用量程范围过大时，易造成万用表的损坏，因此应注意测量前的挡位选择。（2）交流电压（ACV）测量使用时，将功能转换开关置于“ACV”挡的相应量程上，将红表笔插入测量插孔“V”，黑表笔插入测量插孔“COM”，两表笔并联在被测电路两端，表笔不分正负。数字表所显示数值为测量端交流电压的有效值。如果被测电压超过所设定量程，显示屏将只显示最高位“1”，表示溢出，此时应将量程改高一挡测量。（3）直流电流（DCA）测量使用时，将功能转换开关置于“DCA”挡的相应量程上，将红表笔插入测量插孔“A”，黑表笔插入测量插孔“COM”，两表笔应串联在被测回路中，红表笔接在电流正极方向，黑表笔接在电流负极方向。当电流超过200mA时，置量程转换开关于“DCA”挡的“10A”量程上，并将红表笔插入测量插孔“10A”中。因此时测量最高电流可达10A，测量时间不得超过10s，否则会因分流电阻发热使读数变化（4）电阻测量使用时，将量程转换开关置于“OHM”挡的五个相应量程上，勿需调零，将红表笔插入测量插孔“