指针万用表是一种广泛使用的电子测量仪表,它由一只灵敏很高的直流电流表(微安表)作为表头,再加上档位开关和相关电路组成。 指针万用表可以测量电压、电流、电阻,还可以测量电子元器件的好坏。指针万用表种类很多,使用方法大同小异,本节以MF-47型万用表为例进行介绍。
MF-47型万用表的面板如图3-1所示。 指针万用表面板主要由刻度盘、档位开关、旋钮和插孔构成。
图3-1 MF-47型万用表的面板
1.刻度盘
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刻度盘用来指示被测量值的大小, 它由1根指针和6条刻度线组成。刻度盘如图3-2所示。
2.档位开关
档位开关的功能是选择不同的测量档位。 档位开关如图3-3所示。
指针万用表在使用前,需要安装电池、机械校零和安插表笔。
图3-2 刻度盘
图3-3 档位开关
1.安装电池
在使用万用表前,需要给万用表安装电池,若不安装电池,欧姆档和晶体管放大倍数档将无法使用,但电压档、电流档仍可使用。 MF-47型万用表需要9V和1.5V两个电池,如图3-4所示,其中9V电池供给×10kΩ档使用,1.5V电池供给×10kΩ档以外的欧姆档和晶体管放大倍数档使用。安装电池时,一定要注意电池的极性不能装错。
图3-4 万用表的电池安装
2.机械校零
在出厂时,大多数厂商已对万用表进行了机械校零,对于某些原因造成指针未校零时,可自己进行机械校零。机械校零过程如图3-5所示。
图3-5 机械校零
3.安插表笔
万用表有红、黑两根表笔,在测量时,红表笔要插入标有“+”字样的插孔,黑表笔要插入标有“-”字样的插孔。
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MF-47型万用表的直流电压档具体又分为0.25V、1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V和2500V档。下面以测量一节干电池的电压值来说明直流电压的测量方法,测量操作如图3-6所示。
补充说明:
1)如果测量1000~2500V范围内的电压时,档位开关应置于1000V档位,红表笔要插在2500V专用插孔中,黑表笔仍插在“COM”插孔中,读数时选择最大值为250的那一组数。
2)直流电压0.25V档与直流电流50μA档是共用的,在测直流电压时选择该档可以测量0~0.25V范围内的电压,读数时选择最大值为250的那一组数,在测直流电流时选择该档可以测量0~50μA范围内的电流,读数时选择最大值为50的那一组数。
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MF-47型万用表的交流电压档具体又分为10V、50V、250V、500V、1000V和2500V档。下面以测量市电电压的大小来说明交流电压的测量方法,测量操作如图3-7所示。
图3-6 直流电压的测量(测量电池的电压)
图3-7 交流电压的测量(测量市电电压)
MF-47型万用表的直流电流档具体又分为50μA、0.5mA、5mA、50mA、500mA和5A档。下面以测量流过灯泡的电流大小为例来说明直流电流的测量方法。直流电流的测量操作如图3-8a所示,图3-8b为图3-8a的等效电路测量图。
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如果流过灯泡的电流大于500mA,可将红表笔插入5A插孔,档位仍置于500mA档。
注意: 测量电路的电流时,一定要断开电路,并将万用表串接在电路断开处,这样电路中的电流才能流过万用表,万用表才能指示被测电流的大小。
图3-8 直流电流的测量
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测量电阻的阻值时需要选择欧姆档(又称电阻档)。MF-47型万用表的欧姆档具体又分为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ和×10kΩ档。下面以测量一只电阻的阻值来说明欧姆档的使用方法,测量操作如图3-9所示。
图3-9 电阻的测量
万用表使用时要按正确的方法进行操作,否则会使测量值不准确,重则会烧坏万用表,甚至会触电,危害人身安全。 万用表使用时要注意以下事项:
1)测量时不要选错档位,特别是不能用电流档或欧姆档来测电压,这样极易烧坏万用表。 万用表不用时,可将档位置于交流电压最高档(如1000V档)。
2)测量直流电压或直流电流时,要将红表笔接电源或电路的高电位,黑表笔接低电位, 若表笔接错,会使指针反偏,这时应马上互换红、黑表笔位置。
3)若不能估计被测电压、电流或电阻的大小,应先用最高档,如果高档位测量值偏小,可根据测量值大小选择相应的低档位重新测量。
4)测量时,手不要接触表笔金属部位,以免触电或影响测量准确度。
5)测量电阻阻值和晶体管放大倍数时要进行欧姆校零 ,如果旋钮无法将指针调到欧姆刻度线的“0”处,一般为万用表内部电池电压不足,可更换新电池。
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数字万用表与指针万用表相比,具有测量准确度高、测量速度快、输入阻抗大、过载能力强和功能多等优点, 所以它与指针万用表一样,在电工电子技术测量方面得到广泛的应用。数字万用表的种类很多,但使用基本相同,下面以广泛使用且价格便宜的DT830型数字万用表为例来说明数字万用表的使用。
数字万用表的面板上主要有显示屏、档位开关和各种插孔 。DT830型数字万用表面板如图3-10所示。
图3-10 DT830型数字万用表的面板
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DT830型数字万用表的直流电压档具体又分为200mV档、2000mV档、20V档、200V档、1000V档。下面通过测量一节电池的电压值来说明直流电压的测量方法,如图3-11所示。
图3-11 直流电压的测量
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DT830型数字万用表的交流电压档具体又分为200V档和750V档。下面通过测量市电的电压值来说明交流电压的测量方法,如图3-12所示。
图3-12 交流电压的测量
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DT830型数字万用表的直流电流档具体又分为2000μA档、20mA档、200mA档、10A档。下面以测量流过灯泡的电流大小为例来说明直流电流的测量方法,如图3-13所示。
图3-13 直流电流的测量
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万用表测电阻时采用欧姆档,DT830型万用表的欧姆档具体又分为200Ω档、2000Ω档、20kΩ档、200kΩ档和2000kΩ档。
1.测量一只电阻的阻值
下面通过测量一个电阻的阻值来说明欧姆档的使用,测量如图3-14所示。
图3-14 电阻的测量
2.测量导线的电阻
导线的电阻大小与导体材料、截面积和长度有关,对于采用相同导体材料(如铜)的导线,芯线越粗,其电阻越小,芯线越长,其电阻越大。导线的电阻较小,数字万用表一般使用200Ω档测量,测量操作如图3-15所示,如果被测导线的电阻无穷大,则导线开路。
需要注意的是,数字万用表在使用低欧姆档(200Ω档)测量时,将两根表笔短接,通常会发现显示屏显示的阻值不为零,一般在零点几欧至几欧之间,该阻值主要是表笔及误差阻值,性能好的数字万用表该值很小。由于数字万用表无法进行欧姆校零,如果对测量准确度要求很高,可在测量前记下表笔短接时的阻值,再将测量值减去该值即为被测元件或线路的实际阻值。
图3-15 测量导线的电阻
线路通断可以用万用表的欧姆档测量,但每次测量时都要查看显示屏的电阻值来判断,这样有些麻烦。为此 有的数字万用表专门设置了“通断蜂鸣”档,在测量时,当被测线路的电阻小于一定值(一般为50Ω左右),万用表会发出蜂鸣声,提示被测线路处于导通状态。 图3-16是用数字万用表的“通断蜂鸣”档检测导线的通断。
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图3-16 用“通断蜂鸣”档检测导线的通断
电能表旧称电度表,是一种用来计算用电量(电能)的测量仪表。电能表可分为单相电能表和三相电能表,分别用在单相和三相交流电路中。根据工作方式不同,电能表可分为机械式和电子式两种。电子式电能表是利用电子电路驱动计数机构来对电能进行计数的,而机械式(又称感应式)电能表,是利用电磁感应产生力矩来驱动计数机构对电能进行计数的。常见的电能表外形如图3-17所示。
图3-17 电能表
单相电能表的接线如图3-18所示。图中圆圈上的粗水平线表示电流线圈,其线径粗、匝数少、阻值小(接近0Ω),在接线时,要串接在电源相线和负载之间;圆圈上的细垂直线表示电压线圈,其线径细、匝数多、阻值大(用万用表欧姆档测量时为几百至几千欧),在接线时,要接在电源相线和零线之间。另外,电能表电压线圈、电流线圈的电源端(该端一般标有圆点)应共同接电源进线。
图3-18 单相电能表的接线
三相电能表用于三相交流电源电路中,如果三相电源的负载功率不是很大,三相电能表可直接接在三相交流电路中。三相电能表在三相四线电源中的直接接线如图3-19所示。
图3-19 三相电能表的直接接线(三相四线式)
电子式电能表与机械式电能表如图3-20所示。 两种电能表可以从以下几个方面进行区别:
1)查看面板上有无铝盘。 电子式电能表没有铝盘,而机械式电能表面板上可以看到铝盘。
2)查看面板型号。 电子式电能表型号的第3位含有字母S,而机械式电能表没有,如DDS633为电子式电能表。
图3-20 机械电能表和电子式电能表的区别
3)查看电表常数单位。 电子式电能表的电表常数单位为imp/kW·h(脉冲数/千瓦时),机械式电能表的电表常数单位为r/kW·h(转数/千瓦时),
1.型号含义
电能表的型号一般由六部分组成,各部分意义如下:
电能表的形式和功能很多,各厂商在型号命名上也不尽完全相同,大多数电能表只用两个字母表示其功能和用途。一些特殊功能或电子式的电能表多用三个字母表示其功能和用途。
举例如下:
1)DD28表示单相电能表。D—电能表,D—单相,28—设计序号。
2)DS862表示三相三线有功电能表。D—电能表,S—三相三线,86—设计序号,2—改进序号。
3)DX8表示无功电能表。D—电能表,X—无功,8—设计序号。
4)DTD18表示三相四线有功多功能电能表。D—电能表,T—三相四线,D—多功能,18—设计序号。
2.铭牌含义
电能表铭牌通常含有以下内容:
1)计量单位名称或符号。 有功电表为“kW·h(千瓦时)”,无功电表为“kvarh(千乏时)”。
2)电量计数器窗口 。整数位和小数位用不同颜色区分,窗口各字轮均有倍乘系数,如×1000、×100、×10、×1、×0.1。
3)标定电流和额定最大电流。 标定电流(又称基本电流)是用于确定电能表有关特性的电流值,该值越小,电能表越容易起动;额定最大电流是指仪表能满足规定计量准确度的最大电流值。当电能表通过的电流在标定电流和额定最大电流之间时,电能计量准确,当电流小于标定电流值或大于额定最大电流值时,电能计量准确度会下降。一般情况下,不允许流过电能表的电流长时间大于额定最大电流。
4)工作电压。 电能表所接电源的电压。单相电能表以电压线路接线端的电压表示,如220V;三相三线电能表以相数乘以线电压表示,如3×380V;三相四线电能表以相数乘以相电压/线电压表示,如3×220/380V。
5)工作频率。 电能表所接电源的工作频率。
6)电表常数。 它是指电能表记录的电能和相应的转数或脉冲数之间关系的常数。机械式电能表以r/kW·h(转数/千瓦时)为单位,表示计量1kW·h(1度电)电能时的铝盘的转数,电子式电能表以imp/kW·h(脉冲数/千瓦时)为单位。
7)型号。
8)制造厂名。
图3-21是一个单相机械电能表,其铭牌含义见标注所示。
图3-21 电能表铭牌含义说明
在选择电能表时,先要确定电源类型是单相还是三相,再根据电源负载的功率确定电能表的电流规格。对于220V单相交流电源电路,应选用单相电能表,最大测量功率 P 与电能表额定最大电流 I 的关系为: P = I ×220V;对于380V三相交流电源电路,应选用三相电能表,最大测量功率 P 与电能表额定最大电流 I 的关系为: P =3 I ×220V。电能表的常用电流规格及对应的最大测量功率见表3-1。
表3-1 电能表的常用电流规格及对应的最大测量功率