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2.4 学习电工常用仪表的使用方法
2.4.1 验电笔
验电笔是电工必备的工具之一，是用来检验导线和电气设备是否带电的工具，为了便于携带和使用，低压验电笔往往会被做成笔形，因此被称为验电笔，也叫做测电笔，如图2-37所示。
图2-37 低压验电笔
目前使用的低压验电笔主要有氖管发光指示式和数字显示式两种，验电笔的使用必须正确，否则可能会造成触电事故，如图2-38所示。
图2-38 低压验电器的握法
在使用氖管发光指示式验电笔时，要用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，验电流经电笔、人体导向大地形成通电回路。带电体与大地之间的电位差超过60V，验电笔中的氖管就会发光，电压高发光强，电压低发光弱。
在使用数字式验电笔验电时，其握笔方法与氖管指示式验电笔相同，并且电位差在12～500V之间时，验电笔就能显示出来。
2.4.2 万用表
万用表又叫做多用表、复用表，是一种多功能、多量程的测量仪表，现在的万用表有指针式和数字式两大类。
1.指针式万用表
指针式万用表（见图2-39）的最大好处是能够直观地看到被测量的变化过程和状况，而且功能可靠，价格较低。
图2-39 指针式万用表
指针式万用表大多是由指示部分、测量电路、转换装置三部分组成的。使用前，应认真阅读使用说明书，熟悉万用表表盘，了解表盘上每条刻度线所对应的测量值含义。
在使用万用表前应对插孔和指针进行必要的检查。首先将红表笔插头插入“+”孔内，黑表笔插入“−”孔内，并将万用表置于R×1档，短接两表笔，测试两表笔是否断路（因为断路时指针不动）。然后再用机械调零钮将指针调零，最后检查电池是否还能继续使用。
在使用万用表测量时，要用右手握住两支表笔，手指不能触及表笔的金属部分和被测元器件，正确的握笔方法如图2-40a所示，而图2-40b所示的握笔方法是错误的。
图2-40 万用表的握笔方法
在使用万用表测量时，禁止在被测件通电测量的状态下转动量程开关，如在测量电压、电流时，不切断电源就改变万用表量程是不允许的，因为在带电情况下转动量程开关，会产生电弧，使开关触点损坏。这一点一定要注意，因为在实际工作中，一些人会为了图省事而进行这种错误的操作。
当能够熟练使用万用表后，就要逐渐养成单手操作的习惯，因为如果是双手操作，一旦手触及带电部分，就会在两手间形成电压而产生电流，使人触电。
另外，万用表的极性不要接错，用指针式万用表测量直流电压、直流电流时，一定要将红表笔接电路中的高电位，黑表笔接低电位。如果接反，万用表指针会向反方向偏转，无法进行测量，严重时可能损坏万用表。
使用指针式万用表测量前，一定要对被测量进行一次大体的估算，然后选择一个合适的档位。如果无法估计被测量的大小，就要从最大档开始测量。一定要避免因被测量过大而使指针迅速向右偏转，把指针碰弯或烧坏万用表。
万用表不用时，要将转换开关拨到大电压档，这样既能减小电池损耗，还能防止下次使用时，因忘记转换档位而损坏万用表。如果长期不用万用表，最好将电池取出来保存。
指针式万用表的使用方法如下：
（1）电流的测量
用指针式万用表测量电流时，表笔应与被测线路（或设备）串联，并根据被测量的大小选择合适的档位。但是一般的指针式万用表电流档的量程往往只有500mA，所以测量大电流时就需要安装一些辅助设备来扩大电流表的量程。
测量直流电流时，如图2-41所示，红表笔与断点处的正极性相连，黑表笔与断点处的负极性相连。测量交流电流时，如图2-42所示，在测量交直流电流时不能在通电的情况下转换档位。
图2-41 直流电流的测量
图2-42 交流电流的测量
（2）电压的测量
用指针式万用表测量电压时，表笔应与被测线路（或设备）并联，并根据被测量的大小选择合适的档位。
直流电压的测量如图2-43所示，先将转换开关旋到“V”档，测量时，黑表笔应与电源的负极相触，红表笔应与电源的正极相触，两者不可颠倒。如果一时分不清电源的正负极，则可以选用一个较大量程的测量档，将两支表笔快触一下测量点，观察指针的指向，找出被测电压的正负极。
图2-43 直流电压的测量
交流电压的测量如图2-44所示，测量前，先将转换开关旋到标有“
”符号处，并将开关置于适当量程档，然后手握黑表笔和红表笔的绝缘部位，先用黑表笔触及一相带电体，再用红表笔触及另一相带电体或中性线，读取电压读数后，使两支表笔脱离带电体。
图2-44 交流电压的测量
（3）电阻的测量
使用万用表测量电阻时，要先选择合适的档位，一般万用表设有R×1、R×10、R×100、R×1k和R×10k等几个档位，只要将转换开关拨至某一需要的档位就可以了。
调零是使用万用表的欧姆档不可缺少的步骤，否则会使测量误差增大。调零的方法是先将万用表的黑、红表笔短接，然后调节万用表的调零旋钮，使表针指示在欧姆刻度线的0Ω位置上。当改变量程时，要重新调零。万用表的调零要快速，否则会消耗过多的表内电池能量。如果指针总是在0Ω线的左侧，这说明表内的电池电压已较低，最好更换新电池，然后再次调零。
使用指针式万用表测量电阻的方法如图2-45所示，测量时只要将万用表红、黑两表笔接触被测元器件的两端点就可以了。
图2-45 电阻的测量
万用表指针在欧姆刻度线上的读数与使用的量程倍率的乘积就是被测的电阻值。例如，测量某电阻值时，万用表指针示数为12，量程倍率是R×1，那么这个电阻的阻值就是12Ω；在量程倍率为R×1k时测得的指示数为8，那么这个电阻的阻值为8kΩ。
在读数时，还有一点应该注意，由于欧姆刻度线的刻度不是均匀的，所以每一个小格所表示的数值也是不一样的。
2.数字式万用表
数字式万用表具有用途多、量程广、使用方便等优点，是电子测量中使用最多的工具之一。它不仅可以用来测量被测量物体的电阻，还可以测量交直流电压，甚至有的万用表还可以测量晶体管的主要参数以及电容器的电容量等。充分熟练掌握万用表的使用方法是电子技术的最基本技能之一，图2-46所示是常用的数字式万用表外形。
图2-46 数字式万用表
虽然数字式万用表的种类很多，但其控制面板的标识符号、文字符号的含义是基本相同的，读者可以参考表2-5来了解其基本意义。
表2-5 数字式万用表常用标识符号、文字符号的意义
（续）
数字式万用表的使用方法如下：
（1）直流电压的测量
图2-47所示为直流电压的测量方法，虽然数字式万用表有自动转换极性的功能，但最好还是用万用表的红表笔接被测电压的正极，黑表笔接被测电压的负极，这样可以减小测量误差。
测量时，首先将红表笔插入V/Ω插孔，黑表笔插入COM插孔，然后将量程开关置于“V”档（或DCV档）范围内合适的测量档位上，这样就可以进行测量了。
（2）交流电压的测量
在使用数字式万用表测量交流电压时，为了消除万用表输入端对地分布电容的影响，减小测量误差，最好把黑表笔接到被测电压的低电位端，如220V的零线端，被测交流信号的公共端等。
测量时，首先将红表笔插入V/Ω插孔，黑表笔插入COM插孔，然后将量程开关置于“
”档（或ACV档）范围内合适的测量档位上，这样就可以进行测量了，如图2-48所示。
图2-47 直流电压的测量
图2-48 交流电压的测量
（3）电阻的测量
使用数字式万用表测量电阻的方法如下：
1）测量电阻时，被测电路必须要停电，若是带电测量很容易损坏仪表。欧姆档量程的大小要根据被测量的大小进行合理的选择，在测量时，如果显示器显示的数字是“1”，则表明被测量已经超过了所选择的量程，此时要重新调整后再进行测量。
2）使用200Ω欧姆档测量电阻时，应先将两支表笔短路，测出两支表笔的引线电阻值，如图2-49所示，然后再进行电阻测量，每次测量的实际电阻值就是显示器的显示数值再减去表笔引线电阻值。而使用200Ω以上的欧姆档测量时，其引线电阻值则可以忽略不计。
图2-49 测量表笔引线电阻值
3）在测量电阻时，两只手不能同时碰触两表笔的金属部分，特别是测量元器件的电阻时，更不能用手同时捏住两引脚，否则将会引入人体电阻，严重影响测量结果。另外，在测量电阻时，应检查表笔插头与插孔之间接触是否紧密，要防止接触不良现象的发生，以免影响测量结果。
4）使用2MΩ或以上欧姆档时，显示器的显示值将会出现跳跃现象，要经过几秒钟才能稳定下来，应该等数值稳定后再读取数值。
5）使用200MΩ欧姆档时，由于该档存在1MΩ的固有零点误差，
所以测量的实际值应是显示器的读数减去固有零点误差。比如
位数字式万用表的零点误差是10个字，若是测量某电阻值是201.0MΩ，那么其实际阻值就是200.0MΩ。
6）测量电阻时，应将红表笔插入V/Ω插孔，黑表笔插入COM插孔，将量程开关置于“Ω”的范围内并选择所需的量程，检测时只需将两支表笔分别接在被测元器件的两端或电路的两端即可，如图2-50所示。
（4）二极管的检测
用万用表检测二极管的方法如下：
图2-51所示为二极管的检测方法。
图2-50 电阻的测量
图2-51 二极管的检测
1）用万用表检测普通二极管时，要用红表笔接被测二极管的正极，黑表笔接被测二极管的负极。
2）测量时，如果被测二极管是正常的，当正向偏置时，硅二极管应有0.5～0.7V的正向压降，锗二极管应有0.15～0.3V的正向压降。反向偏置时，硅二极管与锗二极管均使万用表显示溢出符号“|”。
3）测量时，如果被测二极管已经被短路击穿，在正反向偏置时万用表均显示“000”；如果被测二极管内部已经开路，在正反向偏置时万用表均显示符号“|”
2.4.3 钳形电流表
通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断停机后才能将电流表接入进行测量，这是很麻烦的，有时正常运行的电动机不允许这样做。此时，使用钳形电流表就显得方便多了，可以在不切断电路的情况下来测量电流。现在使用的钳形电流表主要有指针式和数字式两种，如图2-52所示。钳形电流表主要功能是在不断开回路的条件下测量交流回路的电流，有些还能测量交流电压。它是由开口的电流互感器和表头组成的。
图2-52 钳形电流表
1.钳形电流表的结构
钳形电流表主要是由开合的铁心及扳手、测量选择开关、欧姆档调零旋钮、表头、表笔插孔腕带等部分组成的，如图2-53所示。
图2-53 钳形电流表的基本结构
表头如图2-54所示。表头的下边中间有一个机械调零器，用以校准指针的机械零位。表头刻度盘上共有3条刻度线，从上往下依次是：交流电流刻度线（黑色）、交流电压刻度线（红色）、电阻刻度线（绿色）。表头右上方是测量选择开关，选择量程档位时拨动旋钮即可，从窗口可看见所选量程档位的指示。
当然，钳形电流表最显著的特征还是表体前端能够开合的铁心，专门用于测量交流电流，如图2-55所示。铁心由右侧的固定部分和左侧的活动部分组成，当用力按下表体左前端的扳手时，活动铁心即张开，以便嵌入被测导线。
图2-54 钳形电流表的表头结构
图2-55 钳形电流表活动钳口的操作方法
2.钳形电流表的使用方法
钳形电流表在使用前，首先应检查指针是否指在机械零位上，即指针在静止时，是否准确指在刻度线最左边的“0”位上。如果不在，应按图2-56所示，用小螺钉旋具缓慢旋转表头下边的机械调零器，调节指针的静止位置，使其准确指向“0”。
图2-56 钳形电流表的调零
（1）交流电流的测量
钳形电流表测量交流电流是用活动的钳口进行测量，因而无需表笔。拨动钳形电流表上的测量选择开关至交流电流测量的合适量程，如暂时无法估计被测电流则应选择最大量程，然后根据测量结果再逐步降低量程。测量时，按下扳手使铁心钳口张开，如图2-57所示嵌入被测导线，并尽量使被测导线位于铁心钳口的中央且垂直于钳口平面，然后松开扳手使铁心完全闭合后，指针即指示出被测电流的数值。如果指示值太小（指针偏转太少），说明量程过大，可转换至较低量程后重新测量，以读取更加精确的读数。转换量程必须在非测量状态进行，即应先将被测导线退出铁心钳口，才能拨动测量选择开关转换量程。
测量时还应注意，每次只能嵌入一根导线（比如一根相线或一根中性线均可）。对于双绞线，应将其分开，然后嵌入其中的一根导线进行测量。对于双股护套线或多股电力电缆，则需切开最外面的绝缘护套层，分开立面的各股导线，再嵌入其中的一根导线进行测量，如图2-58所示。
图2-57 用钳形电流表测量交流电流
图2-58 用钳形电流表测量护套线或电缆电流的方法
当被测电流很小、指针指示数小于刻度线的“1”时，已不能准确读数。这时可将被测导线绕线圈后套在钳口铁心上进行测量，这时将测得的读数值除以被测导线穿过铁心钳口的次数，即为被测导线的实际电流值，如图2-59所示，被测导线3次穿过铁心钳口（绕了两圈），选用最小一级量程，指针指示数为“1.2”，则该被测导线的实际电流值为1.2A÷3=0.4A。
（2）交流电压测量
测量交流电压或电阻均需要表笔，测量前应首先将红、黑表笔插入钳形电流表左侧的两个表笔插孔中（不分正负）。
测量方法与使用万用表相似。根据被测电压的估计值，拨动钳形电流表上的测量选择开关至交流电压“300V”或“600”档，将两表笔接触被测电压两端进行测量，如图2-60所示。
图2-59 测量小电流的方法
图2-60 用钳形电流表测量交流电压的方法
交流电压两档位共用一条“ACV”刻度，刻度线满度值为“300”。读数时，如使用的是“300V”档，则表针指示数即为被测电压读数；如使用的是“600V”档，则需将指针指示数位“110”，如在“300V”档则电压读数为110V，如在“600V”档则电压读数为220V。
2.4.4 绝缘电阻表
绝缘电阻表是测量电气设备绝缘电阻的重要仪表，因其表盘上刻度读数的单位是“兆欧”所以又习称兆欧表。绝缘电阻表又分为指针式和数字式两大类，如图2-61所示。
图2-61 绝缘电阻表
绝缘电阻表的使用方法如下：
1）在使用绝缘电阻表前，必须对仪表进行一次必要的外观检查，其接线端子应完好无损，表盘刻度要清晰，玻璃罩应完好；指针应无扭曲，平放时指针应偏向“∞”一侧，水平方向摆动时指针应随之摆动无任何障碍。
2）绝缘电阻表的短路试验：如图2-62所示，在仪表停转的情况下，将L与E两接线柱短接，缓慢转动摇柄，如果指针指在“0”位，表示正常，否则应进行必要的检修。
图2-62 绝缘电阻表的短路试验
3）绝缘电阻表的开路试验：如图2-63所示，将绝缘电阻表水平放置，未接线或L、E两端子的测试线处于开路状态下，摇动手柄有手沉感，转动摇柄至额定转速，如指针指在“∞”附近，则说明绝缘电阻表基本正常，否则应进行必要的检修。
图2-63 绝缘电阻表的开路试验
4）检查绝缘电阻表的引线是否合格，最好使用专用测试线，如果没有专用测试线，可使用绝缘良好的两根单芯多股软线，不能使用双股麻花线、平行线，禁止将两根引线缠绕或靠在一起使用。
5）接好绝缘电阻表的接线柱：E接线柱接地；L接线柱接线路；G接线柱接屏蔽环。在接线时，应将被测电气设备的通电部分接在L接线柱上，被测物的接地端或机壳与绝缘电阻表的E接线柱连接，被测设备的保护屏蔽部分或其他不参与测量的部分接在G接线柱，以消除测量误差。
6）不要在雷雨时使用绝缘电阻表，被测物的表面应擦干净，如果被测物内有可燃性气体还应放尽，以免引起爆炸。对电容器、大型变压器、电缆等电容量较大的设备还需对地充分放电；对供电线路则要经过验电，在有可能产生感应电压的线路上测量绝缘前，另外一条线路也必须停电。测量电子成套设备的绝缘电阻时，应将连接回路与电子控制单元分开，电子控制单元要用万用表的欧姆档测量检查（由于电子元器件的耐压低），连接回路用绝缘电阻表测量。
另外，绝缘电阻表的放置要平稳，摇动手柄时应由慢到快，转速不能时快时慢，当达到120r/min时应保持稳定，转速稳定后，表盘上的指针才能稳定，指针的指示就是测得的绝缘电阻的阻值。
还有，如果被测设备在户外较高的构架上，邻近有其他带电设备时，要注意将试验引线固定好，以免试验时引线被风刮到邻近的带电设备上造成事故。
7）为了提高测量的准确度，要根据被测对象的额定电压，选择不同电压等级的绝缘电阻表，可以参考表2-6。一般低压电气设备可选用0～200MΩ量程的表，高压电气设备或电缆、线路可选用0～200MΩ量程的表。刻度从1MΩ或2MΩ起始的绝缘电阻表不宜测量低压电气设备的绝缘电阻。
表2-6 绝缘电阻表的选择
（续）
8）使用绝缘电阻表测量线路的对地绝缘电阻时，其接线方法如图2-64所示。使用绝缘电阻表测量电动机对地绝缘电阻时，其接线方法如图2-65所示。使用绝缘电阻表测量电缆的绝缘电阻时，其接线方法如图2-66所示。
图2-64 用绝缘电阻表测量线路的对地绝缘电阻
图2-65 用绝缘电阻表测量电动机对地绝缘电阻
图2-66 用绝缘电阻表测量电缆绝缘电阻
使用绝缘电阻表测量电容器的绝缘电阻的方法是，用绝缘电阻表的E接线柱接电容器的金属外壳，用裸导线将所有出现的瓷套管缠绕后接表的G接线柱，用绝缘钳夹起L线，把绝缘电阻表的手柄摇到120r/min时，就可以将L线搭接在任一电极上，等指针稳定后就可以读数了。应当注意的是，只能测试电容器的极对地的绝缘电阻，不能测量极与极之间的绝缘电阻，因为电容器的极间摇测，实际上是对电容器充电，无法测量其绝缘电阻。
9）测量期间，由于绝缘电阻表手摇发电机能产生几百伏甚至几千伏的直流电压，所以千万不能用手触摸表的接线端和测试端。
10）绝缘电阻表用完后应存放在干燥常温下，以免内部绕组或零件因受潮腐蚀而损坏。