一船舶常用电工仪表的基本知识船舶常用电工仪表分类根据仪

第二节船舶常用电工仪表一、船舶常用电工仪表的基本知识1.船舶常用电工仪表分类根据仪表的工作原理可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、整流系、静电系、热电系及电子系等;根据被测对象可分为电流表、电压表、功率表、功率因数表、频率表及多种用途表等;根据仪表工作电流的种类可分为直流仪表、交流仪表、交直流两用仪表;根据使用方式可分为安装式仪表(又称配电板式仪表)和可携带式仪表;船舶电气按仪表读数的方式可分为指针式、数字式和记录式等;按测量准确度可分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级,相对应的基本误差为±0.1%、±0.2%、±0.5%、±1.0%、±1.5%、±2.5%、±5.0%,船用测量仪表的准确度等级不应低于2.5级.2.正确使用仪表仪表使用前须首先看好表盘上的符号标记,了解仪表的性能特点,并仔细阅读仪表的使用说明书,了解仪表使用时的注意事项和仪表要求的工作条件(安放位置、温度、外磁场、交流电流波形及频率)。测量时将仪表正确地接入被测电路,船舶电气二、万用表及其测量方法1.模拟式万用表的基本结构万用表主要由表头、转换开关和测量电路三部分组成。满刻度时,流过表头的电流为几微安至几百微安。(1)表头。通常采用高灵敏度的磁电系仪表,其刻度盘上有对应于不同测量对象的4条标尺船舶电气（a）电压测量（b）电流测量

图4-2

电压和电流测量示意图(2)转换开关。转换开关的所有位置都刻在它周围的表盘上,按测量的对象把转换开关的位置分为欧姆区、直流电压区、交流电压区、直流电流mA和μA等5个部分,并且每个位置上都标明了量程和最大量程。船舶电气2.模拟式万用表的使用要求

(1)用万用表测量某一电量前,转换开关位置的选择和表笔所在的插孔选择须与被测量的电量相符,并观察表针是否在零位;否则要进行零位调整。(2)万用表在测量过程中,不得随意改变转换开关的位置。(3)测量电路中的电阻时,被测电阻至少有一端与电路完全断开,并将电路中的电源断开。如果电路中有电容存在,应先将电容器放电后再测量,切勿在电路带电的情况下测量电阻。测量时,要先进行调零,而且每改变一次量程,都必须重新调零。船舶电气(4)测量电压或电流前,表针若不在零位,要先进行机械调零。在进行电压或电流的测量时,如果被测量的电压或电流的数值范围上限无法确定,应将转换开关置于最大量程上,然后再根据实际测量的具体情况,在与被测量点脱开的情况下把转换开关调到合适的量程上。(5)测量2500V的交流电压或直流电压时,红表笔要插在“2500V”的插孔上,并要注意安全。(6)测量直流电压或电流时,要注意仪表的正、负极性。测电压时,红表笔应接在被测电路中电位较高的一点上;测电流时,电流应从红表笔流入表头。船舶电气(7)万用表只适宜测量正弦电压或电流的有效值,不能测量非正弦量。(8)万用表使用完后,应将选择开关放在交流电压最大量程上,以保证仪表安全。(9)由于仪表的测量机构所通过的电流是一定的,而磁电式测量机构只能通过微安级的电流,所以要测量各种不同的电量和不同量程就需要有不同的转换电路。(10)万用表的结构比较复杂,类型较多,转换开关及插孔的布局也有差异,使用前须仔细阅读使用说明书。船舶电气3.模拟式万用表的使用方法(1)测量直流电流

①选择量程:将万用表的选择开关置“直流电流”挡,根据被测量的直流电流预估值选择合适量程;若不能较精确地预估电流值的范围,应将量程选择开关置最大挡进行测量后再根据测量的数据进行量程调整。②连接被测电路:万用表应与被测电路串联,红表笔接电路的正端,黑表笔接电路的负端。③读数:接通电源,根据指针指在相应刻度线上的位置和所选量程读取对应的读数。在进行上述操作的时候要注意:断开电路之前,先断开电源,待表笔接好以后,再接通电源,读出电流,测量完后,电路要还原。船舶电气(2)测量交(直)流电压①根据测量对象(直接或交流),将选择开关转至相应的位置。②测量电源、负载或某条电路两端的电压,必须与它们并联。③要正确选取量程,如果被测量事先难于估计,宜从最大量程开始逐渐减少量程直到读数方便为止(在2/3刻度附近),注意不能带电转换量程。④对于直流电压,应注意正、负极性:仪表正接线端应接电源、负载等的高电位端;负接线端接低电位端。⑤要准确读数(注意量程与刻度的关系)。⑥测量结束将测量选择开关转至交流电压最高量程挡。船舶电气(3)电阻的测量。①选择量程:将万用表的选择开关置“欧姆”挡,根据测量的电阻预估值选择合适量程;若不能较精确地预估阻值的范围,应根据试测后的数据进行量程调整。②表头调零:在选定量程后,把两根表笔碰在一起,使表头指在零位置上,若不在零位置,可调节调整旋钮,使指针指在零位置上,注意,每切换一挡量程,都必须调零。若调节旋钮达不到零位,可能电池没电了,应更换电池;或万用表故障,更换万用表。③连接测试电路或元件:表笔与被测电路元件并联,然后按图4-5所示的方法进行测量。船舶电气④读数:根据表头指示读数乘上量程值,即得电阻值。必须注意,在测电路电阻时,必须切断电路电源,同时被测电阻至少有一端与电路完全断开,保证没有其他电路与被测电阻并联。若电路中有大电容必须先使其放电,然后测量;在测大阻值元件时,两手不能触及元件或表头的导电棒,以免影响测量精度。船舶电气图4-5

电阻的测量(4)测定特殊电阻。把具有负温度系数的热敏电阻传感器插入热水中,用万用表的“R×10”或“R×100”挡测量传感器两根引线之间的电阻,正常时,可见到电阻值的变化。若测得的电阻是无穷大,说明传感器开路。

热电阻传感器插入热水中,测量两个接线柱间的电阻值,正常时,可见到电阻值随温度升高而增加;若测得的电阻是无穷大,说明该热电阻开路。用万用表“R×10k”挡测量热电阻或热敏电阻的接线柱与金属外壳电阻,若不是无穷大,说明绝缘不好。船舶电气(5)测试热电偶。用万用表低阻挡测量热电偶的两个接线柱间的电阻值,正常时,其值为零;若使热电偶的热端温度升高,用万用表的直流“mV”(或mA)挡可测到电势(或电流),其值随温度的升高而增大。若测得的电阻值是无穷大,说明热端开路,热电偶已损坏。用万用表“R×1k”挡测量接线柱与金属外壳电阻,若不是无穷大,说明绝缘不好,可能内部的绝缘瓷管破碎,应设法修复。船舶电气(6)测试电容器利用万用表内的电池对电容充放电,可以测试电容器的性能。①漏电的检查:用万用表电阻挡量程(R×1k或R×10k)进行测试。万用表调零后,当表笔一搭上两个电容器引线,表头指针很快偏转到零位置,然后,慢慢地回到电阻为无穷大(∞)处。如果指针回不到无穷大(∞)处,则表头指针所示的读数乘上量程,即为电容器的漏电电阻。一般电容的漏电阻值在几十至几百兆欧(电解电容器除外)。进行测量时两手不得接触表笔导电棒。船舶电气②电容量的测试:用万用表的电阻挡来判别电容量大小。选择电阻挡合适量程,两根表笔搭在电容器的引线上,指针很快向零方向偏转或到零位置,然后,慢慢地向电阻无穷大方向偏转,右回复的速度很慢,而且向零方向偏转越大,说明电容量大;反之,电容量小或电容变质。也可以用新的同型号同容量电容与其作比较。若被比较的电容器是好的,其偏转幅度、回复速度应基本相同;否则,被比较的电容器变质。小容量的电容器(几个至几千pF),用“R×1k”、“R×10k”挡测量时,表针是不动的,即阻值无穷大。容量在0.01~0.47μF的电容器,表针会轻微向右摆,充电完毕后表针又回到无穷大。船舶电气

电容量越大,表针向右摆动越大。当表针向右摆动很大或达到零处,并停在那里,说明电容已被击穿或短路。如果表针向右摆动后,回不到无穷大,说明电容漏电。漏电阻大,说明电容的性能好;当漏电阻太小时,电容就不能用了。如果把两个表棒对调一下进行测量,得到的反向电阻值与刚才正向测量的电阻值不相等,则此电容可能是电解电容器;若正向测量比反向测量的电阻大,则正向电阻是电解电容的实际漏电阻,此时黑表笔接的是电解电容的正极。③电解电容器极性判别:可根据电解电容器在正接时漏电小,反接时漏电大的特点来判别。若漏电大时,黑表笔所搭的一端是电容器的“-”端,则红表笔搭的是电容器的“+”端。船舶电气(7)测量二极管用万用表测试二极管应选择欧姆挡,此时万用表相当于一个具有不同内阻的低压电源,它的黑表笔相当于电源的正极,而红表笔相当于电源的负极。①小功率二极管的测量a.选择“R×100”或“R×1k”挡,并调零。b.两根表笔分别接在二极管的两端,读出数值;将两表笔对调,再次读出数值,如图4-6所示为小功率二极管的测量。c.用表笔分别接触二极管两端并读出电阻值,如果两个阻值相差越大,说明二极管正向导通电阻越小,反向截止电阻越大,二极管性能越好;反之如果两个阻值相差不大,说明二极管性能越差;此时同时判别二极管的极性,即在测量时,正向电阻小,接黑表笔的一端为阳极,另一端为阴极。船舶电气船舶电气图4-6小功率二极管的测量d.二极管材料不同,正向导通电阻值就不同:硅二极管正向电阻较大,通常在中心刻度线或稍靠右处;锗二极管正向电阻较小,指针在右侧靠近零刻度处。e.若二极管测的正、反向电阻都为∞,则表明二极管内部开路;若测正、反向电阻都为零,则表明内部短路、管子已坏。②单色发光二极管的检测在万用表外部附接一节1.5V干电池,将万用表置“R×10”或“R×100”挡。这种接法就相当于给万用表串接上了1.5V电压,使检测电压增加至3V(发光二极管的开启电压为2V)。检测时,用万用表两根表笔轮换接触发光二极管的两管脚。若管子性能良好,必定有一次能正常发光,此时,黑表笔所接的为正极,红表笔所接的为负极。船舶电气(8)测试三极管①将万用表置于“R×100”或“R×1k”挡。②先确定管子的基极及管型(NPN或PNP),如图4-7所示为三极管管型及基极判别。船舶电气BCEBCEa）NPN型b）PNP型图4-7三极管管型及基极判别

用黑表笔接三个管脚中的一个,用红表笔分别接另外两个管脚测量(共有三组6个读数),如果一组两次测量的电阻读数都小,则黑表笔所接的管脚是NPN型的基极B;如测不到这一情况,再改用红表笔接三个管脚中的一个,用黑表笔分别接另外两个管脚(仍需测三组读数),如果有两次测量的电阻都小,则红表笔接的管脚是PNP型的基极B。若以上两次都测不出基极,说明管子已坏。船舶电气③集电极的判别图4-8所示为集电极的判断。先设其中一个脚是集电极C,另一个是发极E,两手指(一定湿度)捏住BC极但不要使两脚接触,用黑表笔接C,红表笔接E,观看电阻大小;再假定另一个是集电极C,接同样方法再测量一次,比较两次测量电阻的大小,电阻小的那一次(指针摆动幅度大的一次),假定的正确。若为PNP型管,应把红表棒接假定的C极,黑表棒接假定的E极,用类似的方法测试。船舶电气(a)假定正确（b）假定错误图4-8集电极的判别

④测量管子的穿透电流

以NPN为例,基极开路,用黑表笔接C,红表笔接E(测量PNP管子两笔对调),测其电阻,一般在几十千欧以上,阻值越大,穿透电流越小,性能越稳定。通常硅材料管子的穿透电流小于锗材料管子的穿透电流。⑤电流放大系数β

在B-C间接入100kΩ电阻,红表笔接E脚,黑表笔接C脚,万用表指针将向右偏转,偏转角越大,说明β值越大。对于有测三极管hFE插孔的指针表,先测出b极后,将三极管随意插到插孔中去(当然b极是可以插准确的),测一下hFE值,然后再将管子倒过来再测一遍,测得hFE值比较大的一次,各管脚插入的位置是正确的。船舶电气(9)测试可控硅有三个电极,即阳极、阴极和控制极。用万用表测量极间电阻的方法可以判断其好坏,触发能力及管脚。①好坏判别a.万用表量程置R×100挡,测量晶闸管阳极与阴极间正反向电阻值,正常晶闸管正反向电阻值都应在几百千欧以上,若只有几欧或几十欧姆,则说明晶闸管已短路损坏。b.万用表量程置“R×10”挡或“R×1”位置。控制极与阴极间的正向电阻应很小(几十欧姆),反向电阻应很大(几十千欧至几百千欧),但有时由于控制极PN结特性并不太理想,反向不完全呈阻断状态,故有时测得的反向电阻不是太大(几千欧或几十千欧),这并不能说明控制极特性不好。测试时,如果控制极与阴极间的正反向电阻都很小(接近零)或极大,说明晶闸管已损坏。船舶电气②管脚判别对于晶闸管,只有控制极与阴极之间是一个PN结,才具有正向导通,反向阻断特性。利用这个特性,将用万用表转换开关置于“R×1k”挡,任意测量两个管脚的正反向电阻,当有两个管脚之间的电阻很小时,黑表笔所接管脚便为控制极,红表笔所接管脚为阴极,剩下的一个管脚便是阳极。③触发能力a.将万用表量程拨至“R×1”挡,将黑表笔接阳极,红表笔接阴极,记下表针位置。b.然后用一根导线或通过开关,将晶闸管阳极与控制极短路一下(这相当于给控制极加上控制电压)晶闸管导通,表针读数为几欧至几十欧。c.再把导线断开,若读数不变,说明晶闸管良好。本法仅适用于小容量晶闸管,对于中容量和大容量晶闸管可在万用表“R×1”挡上,再串联1.5V电池测试。船舶电气三、功率表的使用用于测量电功率(简称功率)的仪表,也称瓦特表。利用功率表进行功率测量时,电流线圈串联于电源和负载之间,检测被测电路(负载)的电流;电压线圈(其所在的支路称为功率表的电压支路,串联了一个附加电阻)并连接至被测电路的两端,检测被测电路两端的电压;为了使表针在电流线圈和电压的作用下顺时针偏转,电流线圈和电压线圈分别标有同名端,用“*”表示,表明测量时两个线圈的电流要同时从该端流入或流出。1.多量程功率表安装式功率表通常是单量程的,一般与互感器配合使用;而便携式功率表,通常做成多量程的,一般有两个电流量程,两个或三个电压量程。船舶电气电流的两个量程是由两个完全相同的电流线圈绕组采用串联或并联的方法来实现的。功率表的电压量程是靠电压线圈串联不同附加电阻达到的。功率表电压线圈不同量程的端钮及公共端和电流线圈各绕组的端钮全部引出,固定在表盘的接线柱上,并标上相应的量程和同名端。船舶电气（a）功率表面板图（b）两电流线圈串联（c）两电流线圈并联图4-9D34-W型功率表

2.功率表的正确使用功率表有两个独立支路,而且有确定的同名端。不同的厂家,同名端的标志符号也不同,通常用“*”、“±”或“Δ”等特殊标记。(1)功率表的接线规则为了正确地使用功率表,在测量时接线必须遵守功率表的接线规则,即①由于功率表的电流线圈是串联接入电路中的,所以功率表标有“*”号的电流端钮必须接至电源的一端,而另一电流端钮则接至负载端。②由于功率表的电压支路是并连接在负载电路的两端,所以功率表中标有“*”的电压端钮须接至电流端钮的“*”端,而另一个电压端钮则跨接到负载的另一端。功率表正确接线如图4-10所示船舶电气(2)功率表的读数对多量程功率表的标度尺只有分格数,而不标瓦特数,一格所代表的瓦特数称为功率表的分格常数。在测量时,读到功率表偏转的格数后,乘以功率表的分格常数,就得出被测功率的数值船舶电气图4-10功率表的正确接线

(3)注意事项①仪表指针不在零位时,可利用表盖上零位调整器调整。②测量时如遇仪表指针反向偏转,应改变仪表面板上“+”“-”换向开关极性,切忌互换电压接线,以免使仪表产生误差。③功率表测出的功率值包括了其本身电流线圈的功率损耗,所以在做准确测量时,应从测得的功率中减去电流线圈消耗的功率,才是所求负载消耗的功率。功率表两个电流线圈的电阻值在表盘上标出,供修正所测功率值时使用。④功率表与其他指示仪表不同,表针偏转大小只表明功率值,并不显示仪表本身是否过载。有时表针虽未达到满刻度,但只要U或I之一超过该表的量程就会损坏仪表。因此,为安全起见,在使用功率表的同时,电路中需接入电压表和电流表,起监视和保护作用。船舶电气3.三相电路有功功率的测量方法三相电路功率可以用一表法、两表法和三表法三种方法测量。对于对称三相电路,不论是三相三线制还是三相四线制,都可以用一表法。(1)两只表的电流线圈接在不同的两个相线上,并且将“*”接到电源侧,通过电流线圈的电流为线电流;(2)两只表的电压线圈的“*”端接到各自电流线圈的“*”端上,并且将另一端都接到没有电流线圈的那一根相线上,使加在电压线圈支路的电压为线电压。船舶电气船舶电气电动三相功率表由两只单相功率测量机构组成。四、钳形电流表的使用(1)进行电流测量时,被测载流体的位置应放在钳口的中央,以免产生误差。(2)测量前应先估计被测电流的大小,选择合适的量程或较大的量程,再根据指针偏转酌情减少量程,但不能在测量时转换量程。(3)为了使读数准确,钳口的两个端面应保证很好地接合。如有杂声可将钳口重新开合一次。如果声音依然存在,可检查接合面上是否有污物,如有污垢,可用汽油擦干净再进行测量。(4)测量小于5A电流时,为了测量准确,在条件许可时,可使导线多绕几圈放进钳口进行测量,但实际电流值应为读数除以放进钳口内的导线圈数。船舶电气(5)在测量过程中,要注意内部互感器的副绕组与电流表组成的串联电路不能开路。(6)钳形表不能测裸导线电流,以防触电和短路。(7)测量完毕一定要将量程分挡旋钮放在最大量程位置上,以免再次使用时,由于疏忽未选择量程而损坏仪表。五、便携式兆欧表及使用(俗称摇表)用来测量和检测电气设备、电气线路和电缆的绝缘电阻。兆是电气管理人员必备的主要测量仪表之一。常用兆欧表有各种不同的规格,依据其手摇发电机发出的最高电压可分为:100V、200V、500V、1000V、2500V等几种。船舶电气1.兆欧表的基本结构常采用比率表结构,其特点是用电磁力来产生反作用力矩。兆欧表所测的绝缘电阻值以兆欧(MΩ)为单位。兆欧表的主要组成部分是一台手摇发电机和磁电系比率表。船舶电气图4-13兆欧表的结构

兆欧表上有三个接线柱,分别为接线柱L、接线柱E和保护接线柱G。测量时,应该分别将L接钱柱及E接线柱用单股导线与被测对象相连,接线柱L与被测对象和大地绝缘的导体部分相接;接线柱E与被测对象的外壳或其他导体部分相接;保护接线柱G只有在需要时才与被测对象上的保护遮蔽环部分相接。一般测量时只用L和E两个接钱柱。G接线柱只在被测物表面漏电很严重的情况下才使用。船舶电气2.兆欧表的使用正确使用兆欧表是很重要的,使用兆欧表测量时,如果接线和操作不当,都将影响测量结果,甚至危及人身安全。(1)兆欧表的选择。选用兆欧表进行绝缘电阻的测量时,一般应使兆欧表的手摇发电机发出的最高电压高于被测对象的额定工作电压,并兼顾到不损坏被测对象,才能正确测试出被测对象在额定工作电压下工作时是否达到了必要的绝缘电阻值。通常,当测量额定工作电压为500V及500V以上(低于1000V)的低压电气设备(元器件)、电缆(电线)、电机或电力变压器的绕组时,应选用1000~2500V的兆欧表;额定电压在500V以下的设备,一般选用500V或1000V的兆欧表;而36V以下的低压电气设备的绝缘电阻,只能选用100V或200V的兆欧表。船舶电气(2)兆欧表的使用注意事项:①测量前应先对兆欧表进行一次开路和一次短路试验,检查仪表是否良好。当L与E接线柱之间不接任何被测物(即处于开路状态时),以120r/min的转速顺时针方向摇动手柄,观察兆欧表是否指向∞;再将L与E接线柱短路,慢慢转动手柄,观察兆欧表是否指零。如果满足上述两个条件,说明兆欧表工作正常。②严禁在电气设备带电时使用兆欧表进行测量,若被测对象与电源有连接,在测试前必须将电源切断;否则,不但影响测量结果,对测试人员及仪表都是很危险的。若被测对象有可能感应出高电压(存在较大容量的电容或电感元件),或测量大容量的变压器与发电机等设备时还应在充分地放电后才能进行测量,时间一般为2~3min。船舶电气③在测量较大容量的电容器、发电机和变压器等设备的绝缘电阻之后,由于它自身存在的电容被兆欧表的高压充电,测试完毕后还带有高电压,可能会造成人身被短时电击,测量结束后应先将被测设备进行短接放电。④被测设备的表面要擦干净、确保导电良好,以免造成测量误差。⑤使用兆欧表测量时,将兆欧表水平方向放置在平稳、坚硬的场地上,并应远离磁场避免不平衡、倾斜和电磁感应误差。⑥虽然兆欧表的读数一般不受转速变化的影响,但转速与规定转速(120r/min)相差太大也会对兆欧表有损害或产生测量误差。一般要求转速不超过±20%的规定转速。摇动时,还应避免先快后慢,因为摇动时电机输出电压高,使被测物绝缘介质上充上高电压,当转速慢下来时,兆欧表中的电压过低,使绝缘介质上的电荷倒流,造成读数误差。船舶电气⑦测量含有绝缘层的电缆(或导线)的缆芯对外壳的绝缘电阻,在需要时应将保护环接于被测电缆(或导线)最内层的绝缘层,消除因漏电引起的误差。⑧当使用兆欧表测试时,兆欧表的L与E接线柱之间有很高的直流电位差