第一章 电工专业知识
第一节 常用电工工具及指示仪表
一、常用电工工具
1.绝缘安全用具
电工绝缘安全用具，按其功能可分为绝缘操作用具和绝缘防护用具两大类。
（1）绝缘操作用具
绝缘操作用具，主要是在带电操作、测量和其他需要直接接触带电设备的环境下使用的绝缘用具。绝缘操作杆由工作部分、绝缘部分和手握部分组成，见表1-1。
为了保证操作人员有足够的安全距离，在不同工作电压下所使用的操作杆规格亦不相同，不可任意取用。绝缘操作杆规格与工作电压的对应关系如表1-1所示。
表1-1 绝缘操作杆规格 mm
使用时应注意以下事项：①使用前应仔细检查绝缘杆各部分的连接是否牢固，有无损坏和裂纹，并用清洁干燥的毛巾擦拭干净；②手握绝缘杆进行操作时，手不得超过护环；③雨天室外使用的绝缘杆，应加装喇叭形防雨罩；防雨罩宜装在绝缘部分的中部，罩的上口必须与绝缘部分紧密结合，以防止渗漏，罩的下口与杆身应保持20～30mm的距离；④操作时要戴干净的线手套或绝缘手套，以防止因手出汗而降低绝缘杆的表面电阻，使泄漏电流增加，危及操作者的人身安全。
（2）绝缘防护用具
绝缘防护用具，主要指对可能发生的电气伤害起防护作用的绝缘用具。绝缘手套、绝缘靴、绝缘垫和绝缘站台统称为绝缘防护用具，具体说明见表1-2。
表1-2 绝缘防护用具类型及说明
2.低压验电器
验电器是检验导线和电气设备是否带电的一种常用工具。它分为低压验电器和高压验电器两种。低压验电器又称为测电笔，是电工最常用的一种检测工具，用于检查低压电气设备是否带电，检测电压的范围为60～500V。
低压验电器常用的有钢笔式和螺钉旋具式两种［如图1-1（a）、（b）所示］，前端是金属探头，内部依次装接氖泡、安全电阻和弹簧，弹簧与后端外部的金属部分相接触。
低压验电器按其显示元件不同分为氖管发光指示式和数字显示式两种。氖管发光指示式验电器由氖泡、电阻、弹簧、笔身和笔尖等部分组成，数字显示式验电器如图1-1（c）所示。
图1-1 低压验电器
使用低压验电器，必须按图1-2所示正确姿势握笔，以食指触及笔尾的金属体，笔尖触及被测物体，使氖管小窗背光朝向自己。当被测物体带电时，电流经带电体、电笔、人体到大地形成通电回路。只要带电体与大地之间的电位差超过60V，电笔中的氖泡就发光，电压高发光强，电压低发光弱。用数字显示式测电笔验电，其握笔方法与氖管指示式测电笔相同，但带电体与大地间的电位差在2～500V之间，电笔都能显示出来。由此可见，使用数字式测电笔，除了能知道线路和电气设备是否带电以外，还能够知道带电体电压的具体数据。
图1-2 低压验电器的握法
测电笔使用前一定要在有电的电源上检查电笔中的氖泡是否损坏；测电笔不可用于电压高于规定范围（500V）的电源，以免发生危险，使用时应注意以下事项：①一般用右手握住测电笔，左手背在背后或插在衣裤口袋中；②人体的任何部位切勿触及与笔尖相连的金属部分；③防止笔尖同时搭在两根线上；④验电前，先将测电笔在确实有电处试测，只有氖管发光才可使用；⑤在明亮光线下不易看清氖管是否发光，应注意避光。
3.高压验电器
高压验电器又称高压测电器，如图1-3所示。10kV高压验电器由金属钩、氖管、氖管窗、紧固螺钉、护环和握柄组成，使用时用手握住护环，金属钩钩住带电体，有电时氖管发光。高压验电器在使用时应特别注意手握部件不得超过护环。
图1-3 10kV高压验电器
使用高压验电器的注意事项：①在雨、雪、雾或湿度较大的天气下，不允许在户外使用，以免发生危险；②高压验电器在使用前，要检查确认其性能是良好的；③人体与带电体之间要有0.7m以上的距离，检测时要小心防止发生相间短路或对地短路事故；④验电时，必须戴符合要求的绝缘手套，要有人在旁边监护，且不可单独操作，如图1-4所示。
图1-4 10kV高压验电器使用方法
4.钢丝钳
电工常用的钢丝钳有150mm、175mm、200mm及250mm等多种规格，可根据内线或外线工种需要选购。钳子的齿口可用来紧固或拧松螺母。钳子的刀口可用来剖切软电线的橡胶或塑料绝缘层。带刃口的钢丝钳还可以用来切断钢丝。钢丝钳分为带有橡胶绝缘套管和不带橡胶绝缘套管两种，带有橡胶绝缘套管可适用于500V以下的带电作业，如图1-5所示。
图1-5 钢丝钳的类型和用途
（1）钢丝钳的使用方法
①使用钳子时用右手操作，将钳口朝内侧，便于控制钳切部位，用小指伸在两钳柄中间来抵住钳柄，张开钳头，这样分开钳柄灵活。
②钳子的刀口可用来切剪电线、铁丝。剪8号镀锌铁丝时，应用刀刃绕表面来回割几下，然后只需轻轻一扳，铁丝即断。
③铡口也可以用来切断电线、钢丝等较硬的金属线。
④钳子的绝缘塑料管耐压500V以上，有了它就可以带电剪切电线。使用中切忌乱扔，以免损坏绝缘塑料管。
⑤用钳子缠绕抱箍固定拉线时，钳子齿口夹住铁丝，以顺时针方向缠绕。
（2）使用钢丝钳时的注意事项
①电工在使用钢丝钳之前，必须保证绝缘手柄的绝缘性能良好，以保证带电作业时的人身安全。
②用钢丝钳剪切带电导线时，严禁用刀口同时剪切相线和零线，或同时剪切两根相线，以免发生短路事故。
5.螺钉旋具
螺钉旋具用于紧固或拆卸螺钉，其类型如图1-6所示。木柄和塑柄螺钉旋具分普通式和穿心式两种。穿心式能承受较大的转矩，并可在尾部用手锤敲击。方形旋杆螺钉旋具能用相应的扳手夹住旋杆扳动，以增大转矩。一字形螺钉旋具常用的有50mm、100mm、150mm和200mm等规格，电工必备的是50mm、150mm两种。
图1-6 螺钉旋具类型
使用螺钉旋具时的注意事项：①电工不可使用金属杆直通柄顶的螺钉旋具，以避免触电事故的发生；②用螺钉旋具拆卸或紧固带电螺栓时，手不得触及螺钉旋具的金属杆，以免发生触电事项；③为避免螺钉旋具的金属杆触及带电体时手指碰触金属杆，应在螺钉旋具的金属杆上穿套绝缘管。
6.电工刀
电工刀分为普通式和三用式两种，普通式电工刀如图1-7所示，有大号和小号两种，三用式电工刀增加了锯片和锥子的功能。使用电工刀时，刀口应朝外部切削，切忌面向人体切削。剖削导线绝缘层时，应使刀面与导线成较小的锐角，以避免割伤线芯。电工刀刀柄无绝缘保护，不能接触或剖削带电导线及器件。新电工刀刀口较钝，应先开刃然后再使用。电工刀使用后应随即将刀身折进刀柄，注意避免伤手。
图1-7 电工刀
7.电工用凿
电工常用的凿有圆榫凿、小扁凿、大扁凿和长凿等几种。
①圆榫凿。圆榫凿［如图1-8（a）所示］又称麻线凿或鼻冲，用于在混凝土结构的建筑物上凿打木榫孔。
②小扁凿。小扁凿［如图1-8（b）所示］用来在砖墙上凿打方形榫孔。电工常用凿口宽约12mm的小扁凿。凿孔时，也要经常拔出凿身，以利排出灰沙、碎砖，同时观察墙孔开凿得是否平整，大小是否合适，孔壁是否垂直。
③大扁凿。大扁凿［如图1-8（c）所示］用来凿打角钢支架和撑脚等的埋设孔穴。电工常用凿口宽约16mm的大扁凿，其使用方法与小扁凿相同。
④长凿。长凿［如图1-8（d）、（e）所示］用来凿出通孔。如图1-8（d）所示长凿由中碳圆钢制成，用来在混凝土墙上凿出通孔；如图1-8（e）所示长凿由无缝钢管制成，用来在砖墙上凿出通孔。
图1-8 电工用凿
8.剥线钳
剥线钳用来剥削直径3mm及以下绝缘导线的塑料或橡胶绝缘层，其外形如图1-9所示。它由钳口和手柄两部分组成。剥线钳钳口分有0.5～3mm的多个直径切口，用于不同规格线芯的剥削，切口过大难以剥离绝缘层，切口过小会切断芯线。剥线钳也装有绝缘套。使用剥线钳剥去绝缘层时，定好剥削的长度后，左手持导线，右手向内紧握钳柄，导线绝缘层被剥断后自由飞出。剥线钳一般不在带电的场合使用。
图1-9 剥线钳
9.断线钳
用于切断较粗的、硬度不大于30HRC的金属线材、刺丝及电线等，有双连臂、单连臂、无连臂三种形式。钳柄分有管柄式、可锻铸铁柄式和绝缘柄式等（如图1-10所示）。断线钳的规格见表1-3。
图1-10 断线钳类型
表1-3 断线钳的规格 mm
10.尖嘴钳
修口钳（俗称尖嘴钳）也是电工（尤其是内线电工）常用的工具之一。尖嘴钳的钳头用于夹持较小螺钉、垫圈、导线和把导线端头弯曲成所需形状，小刀口用于剪断细小的导线、金属丝等。尖嘴钳的头部尖细，适用于在狭小的空间操作，其外形如图1-11所示。尖嘴钳的规格通常按其全长分为130mm、160mm、180mm、200mm四种。尖嘴钳手柄套有绝缘耐压500V的绝缘套。尖嘴钳的握法如图1-12所示。
图1-11 尖嘴钳
图1-12 尖嘴钳的握法
11.电烙铁
电烙铁是钎焊（也称锡焊）的热源，其规格有15W、25W、45W、75W、100W、300W等多种。功率在45W以上的电烙铁，通常用于强电元件的焊接；弱电元件的焊接一般使用15W、25W功率等级的电烙铁。电烙铁有外热式和内热式两种，如图1-13所示。
图1-13 电烙铁
使用电烙铁应注意以下事项：①为了不影响电烙铁头的拆装，使用过程中应轻拿轻放，不得敲击电烙铁，以免损坏内部发热元件；②烙铁头应经常保持清洁，使用时可常在石棉毡上擦几下以除去氧化层；③烙铁使用日久，烙铁头上可能出现凹坑，影响正常焊接。此时可用锉刀对其整形，加工到符合要求的形状再浸锡；④使用中的电烙铁不可搁在木架上，而应放在特制的烙铁架（如图1-14所示）上，以免烫坏导线或其他物件引起火灾；⑤使用烙铁时不可随意甩动，以免焊锡溅出伤人。
图1-14 烙铁架
12.手电钻
手电钻是一种头部装有钻头、内部装有单相电动机、靠旋转来钻孔的手持电动工具。电钻可分为3类。
①手电钻。功率最小，使用范围仅限于钻木和作电动改锥用，不具有太大的实用价值，不建议购买。
②冲击钻。可以钻木、钻铁和钻砖，但不能钻混凝土，有的冲击钻上说明了可钻混凝土，其实并不可行，但对于钻瓷砖和砖头外层很薄的水泥是绝对没有问题的。
③锤钻（电锤）。可在任何材料上钻洞，使用范围最广。
这三种电钻价格由低到高排列，功能也随之增多，具体如何选用，需要结合各自的适用范围及要求。冲击钻的外形如图1-15所示。
图1-15 冲击钻的外形
手电钻、冲击钻、电锤的使用注意事项：①金属外壳要有接地或接零保护，塑料外壳应防止碰、磕、砸；不要与汽油及其他溶剂接触；②钻孔时不宜用力过大过猛，以防止工具过载；转速明显降低时，应立即把稳，减少施加的压力；突然停止转动时，必须立即切断电源；③安装钻头时，不许用锤子或其他金属制品物件敲击；手拿电动工具时，必须握持工具的手柄，不要一边拉软导线，一边搬动工具，要防止软导线擦破、割破和被轧坏等；④较小的工件在被钻孔前必须先固定牢固，这样才能保证钻孔时使工件不随钻头旋转，保证作业者的安全。
13.断条侦察器
断条侦察器用于检查电动机转子，如图1-16所示。它由一大一小两个线圈和铁芯组成。使用时，先将被测转子放在大铁芯1上，线圈接220V交流电，慢慢转动被测转子。如果转子有断条，则相当于变压器的二次线圈开路，流过线圈的电流将下降。
使用断条侦察器时应注意以下事项。①检查时，电流表计数的变化不应超过5%，否则需逐槽检查；②逐槽检查时，再将小线圈放在被测转子外圆，铁芯口对准被测的笼条，组成另一只变压器。
图1-16 断条侦察器结构
14.喷灯
喷灯是利用喷射火焰对工件进行局部加热的工具，有汽油喷灯、煤油喷灯和酒精喷灯三种。喷灯的结构如图1-17所示。
图1-17 喷灯的结构
使用喷灯时应注意以下事项：①使用前应仔细检查油桶是否漏油，喷嘴是否通畅，有无漏气处。并按喷灯所要求的燃料油种类，禁止在煤油或酒精喷灯内注入汽油使用；②喷灯的加油、放油和修理应在熄火后进行；③喷灯点火时，喷嘴前严禁有人，工作场所无可燃物；④先在预热燃烧盘内注入燃料油，作为点燃用，待喷嘴烧热后再慢慢打开放油调节阀，打气加压前应先关闭放油调节阀。
15.导线弧垂测量尺
导线弧垂测量尺又称弛度标尺，用来测量室外架空线路导线弧垂，使用时应根据表1-4所示值，先将两把导线弧垂测量尺上的横杆调节到同一位置上；接着将两把标尺分别挂在所测档距的同一根导线上（应挂在近瓷瓶处），然后两个测量者分别从横杆上进行观察，并指挥紧线；当两把测量尺上的横杆与导线的最低点成水平直线时，即可判定导线的弛度已调整到预定值。
表1-4 架空导线弧垂参考值 m
16.紧线器
紧线器是在架空线路中用来拉紧电线的一种工具。紧线器有钳形紧线器、附有拉力表的紧线器、普通紧线器等多种，其外形如图1-18所示。
图1-18 紧线器
使用时将ϕ4mm的镀锌钢丝绳绕于右端棘轮上，挂置于横担或其他固定部位，用另一端的夹头夹住电线，用拉环转动滑轮，使钢丝绳逐渐卷入轮内，电线被拉紧而收缩至适当程度。
使用紧线器时应注意以下事项：①应根据导线的粗细选用相应规格的紧线器，使用时应将钢丝绳理顺，不能扭曲；②棘轮和棘爪应完好活络，不能有脱扣现象，应用时应经常加入机油润滑；③使用紧线器时，若发现有滑线现象，应立即停止使用，采取相应措施（如在导线上绕一层铁丝）将导线确实夹牢后方可继续使用。
二、常用电工指示仪表
（一）电压表、电流表及电能表
1.电压表
测量电路电压的仪表叫做电压表，也称伏特表，表盘上标有符号“V”。因量程不同，电压表又分为毫伏表、伏特表、千伏表等多种品种规格，在其表盘上分别标有mV、V、kV等字样。电压表分为直流电压表和交流电压表，二者的接线方法都是与被测电路并联（如图1-19所示）。
图1-19 电压表接线示意图
（1）直流电压表的接线方法
在直流电压表的接线柱旁边通常标有“+”和“-”两个符号，接线柱的“+”（正端）与被测量电压的高电位连接；接线柱的“-”（负端）与被测量电压的低电位连接［如图1-19（a）所示］。正负极不可接错，否则，指针就会因反转而打弯。
（2）交流电压表的接线方法
在低压线路中，电压表可以直接并联在被测电压的电路上。在高压线路中测量电压，由于电压高，不能用普通电压表直接测量，而应通过电压互感器将仪表接入电路［如图1-19（b）所示］。为了测量方便，电压互感器一般都采用标准的电压比值，例如3000/100V、6000/100V、1000/100V等，其二次绕组电压总是100V。因此，可用0～100V的电压表来测量线路电压。通过电压互感器来测量时［如图2-19（c）所示］，一般都将电压表装在配电盘上，表盘上标出测算好了的刻度值，从表盘上可以直接读取所测量的电压值。
为了防止电压表因过载而损坏，可采用二极管来保护。保护二极管的接线方法如图1-20所示。
图1-20 表头的二极管保护示意图
2.电流表
电流表的内阻很小，使用时应串接在电路中，如图1-21所示。直流电流表使用时还须注意电流的正负极性，避免接错。
（1）直流电流表的接线方法
接线前要搞清电流表极性。通常，直流电表流的接线柱旁边标有“+”和“-”两个符号，“+”接线柱接直流电路的正极，“-”接线柱接直流电路的负极。接线方法如图1-21（a）所示。
图1-21 电流表的接线方法
分流器在电路中与负载串联，使通过电流表的电流只是负载电流的一部分，而大部分电流则从分流器中通过。这样，就扩大了电流表的测量范围（接线如图1-22所示）。如果分流器与电流表之间的距离超过了所附定值导线的长度，则可用不同截面积和不同长度的导线代替，但导线电阻应在0.035Ω±0.002Ω以内。
图1-22 附有分流器的直流电流表接线图
（2）交流电流表的接线方法
交流电流表一般采用电磁式仪表，其测量机构与磁电式的直流电流表不同，它本身的量程比直流电流表大。在电力系统中常用的1T1-A型电磁式交流电流表，其量程最大为200A。在这一量程内，电流表可以直接串联于负载电路中，接线方法如图1-21（b）所示。
电磁式电流表采用电流互感器来扩大量程，其接线方法如图1-23所示。多量程电磁式电流表通常将固定线圈绕组分段，再利用各段绕组串联或并联来改变电流的量程，如图1-24所示。
图1-23 交流电流表经电流互感器接线图
图1-24 双量程电磁式电流表改变量程接线图
3.电能表
（1）电能表原理接线图
电能表是专门用来测量电能的，是一种能将电能累计起来的积算式仪表。根据工作原理，电能表可分为感应式电能表、磁电式电能表、电子式电能表等，其原理接线图如图1-25所示。感应式交流电能表广泛应用于各种电能计量场所，是使用最多的电气仪表。
图1-25 电能表原理接线图
（2）电能表的正确使用方法
①单相电能的测量。单相电能的测量应使用单相电能表，其接线如图1-26所示。正确的接法是：电源的火线从电能表的1号端子进入电流线圈，从2号端子引出接负载；零线从3号端子进入，从4号端子引出。
图1-26 DD型单相电能表测量电能的接线
②三相电能的测量。三相三线有功电能表的接线有直接接入和间接接入两种，其接线如图1-27所示。
图1-27 三相三线有功电能表的接线
三相有功电能的测量，可根据负荷情况使用不同的电能表，当三相负荷平衡时，可使用三相三线表；当三相负荷不平衡时，应使用三相四线表。三相四线有功电能表的接线也有直接接入和间接接入两种，如图1-28所示。
图1-28 三相四线有功电能表测量三相有功电能的接线
直接接入式三相电能表计量的电能，可直接从其计度器的窗口上两次读数然后相减算出。采用间接接入式三相电能表计量电能时，其实际计量的电能数，应是两次查表读数的差乘以电流互感器和电压互感器的比率后所得的数值。
（二）感应式仪表和流比计
1.感应式仪表
（1）结构和工作原理
感应式仪表的测量机构主要由两个部分组成：一个是固定的电磁铁；另一个是活动的铝质圆盘。当电磁铁的线圈中有交流电流通过时，它所产生的交变磁场将穿过铝盘并在铝盘上产生感应电流（涡流），这个电流与交变磁场相互作用而产生转动力矩，使铝盘转动。如图1-29所示是一个感应式单相电能表的结构图。通过计数装置积累铝盘的转数可指示负载所消耗的电能。
图1-29 感应式单相电能表结构
（2）使用特点
感应式仪表在使用上有如下特点：①只能用于频率一定的交流电路；②准确度较低，最高为1.5级；③转动力矩大；④过载能力强；⑤受外磁场影响小；⑥一般用作电能表，并应在额定电压下使用，否则要产生附加误差。
2.流比计
（1）结构和工作原理
流比计也叫比率计，它的结构如图1-30所示。在同一根转轴上装有两个交叉线圈，两线圈分别通以电流I1及I2，置于不均匀分布的磁场中。磁场由永久磁铁（磁电式）或固定线圈励磁（电动式）产生，因铁芯结构特殊，形成周向不均匀分布的磁场。两线圈所受的作用力矩相反，平衡时指针偏转角取决于两个线圈中的电流比I1/I2。测量机构无反作用弹簧，指针无定位位置。
图1-30 流比计结构
（2）使用特点
流比计在使用上有如下特点：①具有磁电式或电动式仪表的特点；②因采用I1/I2的比值测量，当电源电压、频率波动时，不会影响仪表测量结果；③刻度不均匀；④可以构成绝缘电阻表、相位表、频率表等仪表；⑤过载能力差，不能承受振动。
（三）电动式仪表和磁电式仪表
1.电动式仪表
电动式仪表分为无铁电动式和铁磁电动式两种。
（1）无铁电动式
①结构和工作原理。无铁电动式仪表的结构如图1-31所示。图1-31（a）所示的无铁电动式仪表由一个固定线圈3和一个活动线圈4所组成。固定线圈一般用较粗的导线绕成两组，它们可以按串联也可以按并联的方式连接；活动线圈的转轴上装有指针1、游丝2和空气阻尼器5等。
图1-31 无铁电动式仪表结构
1—指针；2—游丝；3—固定线圈；4—活动线圈；5—空气阻尼器；6—镜子
无铁电动式仪表的工作原理：当电流I1通过固定线圈时，线圈内部产生与电流I1成正比的磁场，这个磁场与通有电流I2的活动线圈相互作用而产生电磁力矩（即转动力矩），如图1-32所示。电磁力矩使活动线圈偏转，游丝也随转轴而扭转变形，因此产生反作用力矩。当转动力矩与反作用力矩相平衡时，指针停止转动。指针的偏转角与I1和I2的乘积成正比。测量交流电时，偏转角θ与I1I2cosφ成正比，φ是I1和I2的相位差。
如图1-31（b）所示的无铁电动式仪表的工作原理与图1-31（a）所示的基本相同，所不同的是，这种仪表活动线圈的偏转角度是通过镜子6反射到标度尺上的。
②使用特点。无铁电动式仪表在使用上有如下特点：交直流两用；在交流电表中准确度最高；灵敏度最低，仪表消耗功率最大，对被测电路影响最大；刻度不均匀；过载能力差，不能承受振动；受外磁场影响大；可用来测量正弦及非正弦交流电量的有效值及交直流负载的功率。
（2）铁磁电动式
①结构和工作原理。为了使电动式仪表的测量机构具有较强的磁场，在固定线圈和活动线圈中各增加一个铁芯，即成为铁磁电动式仪表，如图1-33所示。由于磁场得到加强，它的转动力矩增大很多，同时受外界磁场的干扰也相应减小。但由于铁磁物质受磁滞和涡流的影响，仪表的误差显著增加，因此它的准确度低于无铁电动式仪表。
图1-32 无铁电动式仪表原理
图1-33 铁磁电动式仪表结构
②使用特点。铁磁电动式仪表在使用上有如下特点：交直流两用；准确度较低，为1.0级及1.5级；刻度不均匀；转动力矩较大，受外磁场影响小；较其他型式仪表耐振动；可做成广角度仪表。
2.磁电式仪表
（1）结构
磁电式仪表也叫动圈式仪表，其结构如图1-34所示。
图1-34 磁电式仪表结构
1—指针；2—活动线圈；3—马蹄形磁铁；4，8—游丝；5—转轴；6—极靴；7—圆柱形铁芯；9—零位调节器
①固定部分。固定部分主要是一块磁性很强的马蹄形磁铁3，它的极靴6是圆弧形的。在两个磁极的中间装着一个用软磁材料制成的圆柱形铁芯7。由于铁芯的磁导率很高，铁芯和极靴之间的空气隙很小，所以永久磁铁的磁力线几乎全部通过铁芯，而且很均匀地分布在空气隙中。
②可动部分。可动部分是绕在铝框上的活动线圈2，它和转轴5连接在一起。转轴支承在轴承上，使线圈能围绕着铁芯7在空气隙中来回转动。在转轴上还装着一对游丝（螺旋形弹簧）4和8。指针1、游丝8和零位调节器9相连。线圈两端分别与两个游丝连接。被测电流I从一个游丝进入活动线圈，再从另一个游丝出来。
（2）工作原理
当电流通过磁电式仪表的活动线圈时，载流的活动线圈在永久磁铁的磁场中受到力矩的作用，围绕转轴转动。力矩的方向可根据左手定则确定，如图1-35所示。这个使线圈转动的力矩叫做转动力矩。当线圈转动时，游丝被扭转变形，因而产生了反作用力矩。反作用力矩与线圈偏转角度的大小成正比。当转动力矩等于反作用力矩时，线圈处于力矩平衡状态而停止转动，与线圈固定连接的指针就在刻度盘上指出一定的数值。
图1-35 磁电式仪表原理
由此可见，游丝有两个作用：第一，接通进入线圈的电流；第二，当线圈偏转时产生反作用力矩，使线圈停留在平衡位置。
在磁电式测量仪表中，流入线圈的电流越大，线圈所受到的转动力矩越大，线圈偏转的角度（也就是指针偏转的角度）也越大。指针的偏转角大小与电流大小成正比，因此，磁铁式仪表的标度尺刻度是均匀的。
当电流通过线圈时，可动部分（包括指针）就发生偏转。但是由于可动部分的惯性和游丝弹性的作用，指针并不立刻停止在平衡位置，而要来回摆动，经过一段时间才能静止下来。为了缩短读数时间，可在仪表的可动部分装阻尼器，以阻止指针的摆动。磁电式仪表利用绕制线圈的铝框来产生阻尼作用，不需要另装专门的阻尼器。当线圈偏转时，铝框切割永久磁铁的磁力线，在铝框中就会产生感应电动势。由于铝框本身是一个电阻很小的闭合电路，所以在铝框中产生感应电流，并与磁场相作用而产生力矩。根据左手定则可以确定，这个力矩的方向与铝框的转动方向相反，因此能阻止线圈继续偏转，使它很快静止下来。这种力矩称为阻尼力矩。阻尼力矩只有在铝框转动时才存在，铝框静止后，阻尼力矩就不存在了。
当线圈中不通过电流时，指针应该指在零位上。如果指针不指零位，可以旋转零位调节器的螺钉，调节游丝的松紧程度使指针指零位。调零螺钉可以在仪表的外壳上找到。
（3）使用特点
磁电式仪表在使用上有如下特点：①只能测量直流电；②灵敏度及准确度较高；③仪表消耗功率小，对被测电路影响小；④刻度均匀；⑤过载能力差，不能承受振动；⑥受外磁场影响小。
（四）数字式多用表和兆欧表
1.数字式多用表
数字式多用表与普通的指针式多用表相比，不但能测量电压、电流、电阻，还能测量信号频率、电容容量，并具有自动校零、自动显示极性、过载指示、读数保持等功能。下面以常用的DT-830型数字式多用表为例，介绍其基本结构、使用方法及注意事项。
（1）基本结构
DT-830型数字式多用表电路结构如图1-36所示。DT-830型数字式多用表主要由3位半数字电压表、测量电路、量程选择开关等3大部分组成，面板功能如图1-37所示。其中，数字电压表采用大规模集成电路7106双积分A/D转换器，液晶显示采用大字号LCD或（LED）显示器；测量电路通过AC/DC转换器、I/U转换器、R/U转换器，将各种被测量和电参量转换为毫伏级的直流电压，送至A/D转换器，供数字电压表处理和显示用；量程选择开关置于不同的位置，可组成具有不同测量功能的电路。
图1-36 DT-830型数字式多用表电路结构
图1-37 DT-830型数字式多用表面板功能示意
（2）使用方法
①测试表笔插孔位置选择。将黑表笔插入“COM”口，红表笔根据被测量的参数不同插入对应插口。“V·Ω”插口用于测量电压、电阻；“mA”口用于测量200μA～200mA各挡电流；“10A”口用于测10A以内的电源。
②选择合适的挡位开关。根据被测量不同将选择开关置于不同位置：第一，测量直流电压，将其旋至“DCV”挡；第二，测量交流电压，将其旋至“ACV”挡；第三，测量直流电流，将其旋至“DCA”挡；第四，测量交流电流，将其旋至“ACA”挡；第五，测量电阻，将其旋至“Ω”挡；第六，测量线路通断，将其旋至蜂鸣器挡；第七，测量二极管，将其旋至二极管挡；第八，测量晶体管hFE，选择“PNP”或“NPN”挡位。
③接通电源开关，将电源开关置于“ON”位置，有屏显表明接通电源。
（3）注意事项
①严禁在测量较高电压或较高电流时转动选择开关。
②严禁带电测量电阻。
③当电表出现欠电压指示后，应及时更换电池。
④用高阻挡测量电阻时，应防止人体电阻并入待测电阻，使测量误差增大。
2.绝缘电阻表
（1）绝缘电阻表也称兆欧表。兆欧表的结构及其原理电路
在电机、电器和供用电线路中，绝缘材料的好坏对电气设备的正常运行和安全用电有着重大影响，而绝缘电阻是绝缘材料性能的重要标志。绝缘电阻是用兆欧表来测量的，它是一种简便的测量大电阻的指示仪表，其标度尺的单位是兆欧，用MΩ来表示，1MΩ=1000000Ω。兆欧表又称“摇表”，其外形如图1-38所示，其原理电路如图1-39所示。
图1-38 兆欧表外形
图1-39 兆欧表的原理电路
RC，RU—附加电阻；1，2—动圈；RX—待测绝缘电阻
选用兆欧表的额定电压应与被测线路或设备的工作电压相对应，兆欧表电压过低会造成测量结果不准确，过高则可能击穿绝缘。兆欧表额定电压的选择见表1-5。另外，兆欧表的量程也不要超过被测绝缘电阻值太多，以免引起测量误差。
表1-5 兆欧表额定电压的选择
（2）兆欧表的正确使用方法
①在测量前必须切断被测设备的电源，并接地短路放电，确实证明设备上无人工作后方可进行。被测物表面应擦拭干净，有可能感应出高电压的设备，应做好安全措施。
②兆欧表在测量前的准备：兆欧表应放置在平稳的地方，接线端开路，摇发电机至额定转速，指针应指在“∞”位置；然后将“线路”“接地”两端短接，缓慢摇动发电机，指针应指在“0”位。
③做一般测量时只用“线路”和“接地”两个接线端，在被试物表面泄漏严重时应使用“屏蔽”端，以排除漏电影响。接线不能用双股绞线。
④兆欧表上有分别标有“接地（E）”“线路（L）”和“保护环（G）”的三个端钮。测量线路对地的绝缘电阻时，将被测线路接于L端钮上，E端钮与地线相接［如图1-40（a）所示］。
⑤测量完后，在兆欧表没有停止转动和被测设备没有放电之前，不要用手去触及被测设备的测量部分或拆除导线，以防电击。对电容量较大的设备进行测量后，应先将被测设备对地短路后，再停摇发电机手柄，以防止电容放电而损坏兆欧表。
图1-40 用兆欧表测量绝缘电阻的接线
测量电动机定子绕组与机壳间的绝缘电阻时，将定子绕组接在L端钮上，机壳与E端钮连接［如图1-40（b）所示］。测量电缆芯线对电缆绝缘保护层的绝缘电阻时，将L端钮与电缆芯线连接，E端钮与电缆绝缘保护层外表面连接，将电缆内层绝缘层表面接于保护环端钮G上［如图1-40（c）所示］。
保护环G的作用如图1-41所示。其中图1-41（a）所示为未使用保护环，两层绝缘表面的泄漏电流也流入线圈，使读数产生误差。图1-41（b）所示为使用保护环后，绝缘表面的泄漏电流不经过线圈而直接回到发电机。
图1-41 保护环的作用
（五）钳形表和万用电桥
1.钳形表
（1）钳形表的结构
钳形表是由电流互感器和整流系电流表组成的，其外形和结构如图1-42所示。电流互感器的铁芯在捏紧扳手时即张开，如图1-42（a）所示中的虚线位置，使被测电流通过的导线不必切断就可进入铁芯的窗口，然后放松扳手，使铁芯闭合。这样，通过电流的导线相当于互感器的初级绕组，而次级绕组中将出现感应电流，与次级相连接的整流系电流表便指示出被测电流的数值。
图1-42 钳形电流表
（2）钳形表的使用
钳形表使用方便，但准确度较低，通常只用在不便于拆线或不能切断电路的情况下进行测量。
①先估计被测电流大小，将转换开关置于适当量程；或先将开关置于最高挡，根据读数大小逐次向低挡切换，使读数超过刻度的1/2，得到较准确的读数。
②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。
③有些型号的钳形电流表附有交流电压量限，测量电流、电压时应分别进行，不能同时测量。
④测量5A以下电流时，为获得较为准确的读数，若条件许可，可将导线多绕几圈放进钳口测量，此时实际电流值为钳形表的示值除以所绕导线圈数。
⑤测量时应戴绝缘手套，站在绝缘垫上。读数时要注意安全，切勿触及其他带电部分。
⑥钳形电流表应保存在干燥的室内，钳口处应保持清洁，使用前应擦拭干净。
（3）常用钳形表主要技术数据
常用钳形表主要技术数据见表1-6。
表1-6 常用钳形表主要技术数据
2.万用电桥
电桥分直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥主要用来测量电阻，交流电桥主要用来测量电容、电感等元件的参数。具备测量电阻、电感、电容功能的电桥，称为万用电桥。用电桥法在低频（如千赫兹）情况下测元件的参数，测量的准确度将远远高于伏安法和万用表法。下面以QS18A型万有电桥为例，介绍其基本结构及使用方法。
图1-43 QS18A型万用电桥的基本结构
（1）基本结构
QS18A型万用电桥的基本结构如图1-43所示，主要由桥体、1kHz晶体管振荡器和晶体管检流计3部分组成。
电桥面板如图1-44所示。面桥说明如下。
图1-44 QS18A型万用电桥面板
“外-内kHz”开关——用来选择内部或外部电源。
外接插孔——用来外接音频电源。
量程选择开关——根据面板所指量程进行选择。
被测接线柱——用来连接被测元件。
测量选择开关——用来选择元件测试内容及作电源开关用。
损耗微调——用来微调平衡时的损耗，通常放在“0”位。
损耗倍率开关——在测电容时旋至“D×1”或“D×0.1”挡，测电感时旋至“Q×1”挡。
损耗平衡——用来指示被测电容、电感的损耗读数。
灵敏度——旋钮用以控制电桥放大器的增益。
读数——旋钮可粗调/细调电桥的平衡状态。
（2）使用方法
①测电阻操作步骤：第一步，估计被测电阻大小，将量程开关置于合适位置。如被测电阻在10Ω以内，应将量程开关置于“10Ω”位置；测量选择开关置于“R≤10”位置。第二步，调节读数旋钮，使电桥平衡，则被测电阻值为：Rx=“量程”开关指示值ד读数”指示值。
②测电容操作步骤：第一步，估计被测电容量大小，将量程开关置于合适位置。如被测电容为4.7μF，应将量程选择开关置于“10μF”挡；测量选择开关置于“C”位置；损耗倍率开关置于“D×0.1”挡。第二步，反复调节“读数”和“损耗平衡”旋钮，直到电表指零，可逐渐增大“灵敏度”使电桥平衡，则被测电容量及损耗因数分别为：
Cx=“量程”开关指示值ד读数”指示值
Dx=损耗倍率指示值ד损耗平衡”指示值
③测电感操作步骤：第一步，估计被测电感量大小，将量程开关置于合适位置；将测量选择开关置于“L”位置；损耗倍率开关置于“Q×1”挡。第二步，反复调节“读数”和“损耗平衡”旋钮，直到电表指零，电桥平衡，则被测电感量及品质因数分别为：
Lx=“量程”开关指示值ד读数”指示值
Qx=损耗倍率指示值ד损耗平衡”指示值
（六）接地摇表
在施工现场，众多接地体的电阻值是否符合安全规范要求，可使用接地电阻测试仪来测量。接地电阻测试仪（又称接地摇表）除用于测量接地电阻值和低阻导体电阻值之外，还可以测量土壤电阻率。
（1）接地摇表的结构原理
目前国产常用的接地摇表为ZC-8型和ZC-29型，见表1-7。它们具有体积小、重量轻、便于携带、使用方便等特点。接地电阻测试仪的工作原理如图1-45所示。
表1-7 常见接地电阻测试仪型号
图1-45 接地电阻测试仪工作原理
接地摇表由手摇发电机、检流计、电流互感器和滑线变阻器等构成。当手摇发电机转动时，便产生交流电动势，交流电流从发电机的一个极开始，经由电流互感器一次绕组、接地极、大地和探测针后回到发电机的另一个极构成回路。此时电流互感器便感应出电流，使检流计指针偏转并指示被测电阻值。
（2）接地摇表的正确使用方法
①测量前的准备。测量前，应将接地装置的接地引下线与所有电气设备断开，同时按测量接地电阻或低阻导体电阻以及测量土壤电阻率不同的使用目的，对照有关仪表的使用说明正确接线。
②测量。测量时，应先将仪表放在水平位置，检查检流计指针是否对在中心线上（如不在中心线上，应调整到中心线上），然后将“倍率标度”放在最大倍数上，慢慢转动发电机摇把，同时旋转“测量标度盘”，使检流计指针平衡。当指针接近中心线时，加大摇把转速，达到120r/min后，再调整测量标度盘，使指针指于中心线上，此时用测量标度盘的读数乘以倍率标度的倍数即得所测的接地电阻值。