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图文详解兆欧表使用方法,看完你就可以操作了!

兆欧表用于测量电器的绝缘电阻,电工必须掌握用兆欧表测量绝缘电阻的技能,本文对如何使用兆欧表的方法和使用注意事项做详细介绍。

电器及仪表的绝缘电阻是个重要指标。当过热和受潮后,电器及仪表的绝缘材料会老化,绝缘电阻便降低。可能会造成电器及仪表漏电或短路事故的发生。经常测量各种电器及仪表的绝缘电阻,判断其绝缘是否满足使用要求,可避免事故的发生。

绝缘电阻一般为兆欧级,因此绝缘电阻的测量都要在高电压下测量。最常用的是兆欧表,俗称摇表,又叫绝缘电阻表。在测量绝缘电阻时兆欧表本身就有高电压电源,兆欧表测量绝缘电阻既方便又可靠;但如果使用不当,也会出现测量误差。仪表工必须掌握用兆欧表测量绝缘电阻的技能,使用时一要保证测量数据的正确,一要要注意安全。因为兆欧表在工作时自身产生高电压,而被测量对象又是电器及仪表,所以必须正确使用,否则就会造成人身或设备事故。

为什么不能用万用表测量绝缘电阻?

如果用万用表测量电气设备的绝缘电阻,测得的是低电压下的绝缘电阻值,不能真正反映在高压条件下电气设备工作时的绝缘性能。而兆欧表和万用表不同之处,就在于兆欧表带有250-5000V的高电压。因此,用兆欧表测量绝缘电阻,能得到符合电气设备实际工作条件时的绝缘电阻值,这对判断电气设备的绝缘状况才起到作用,也才能保证电气设备的安全运行。

1)摇表的接线

摇表有三个接线端钮,分别标有L(线路)、E(接地)和G(屏蔽)。

当测量电力设备对地的绝缘电阻时,应将L接到被测设备上,E可靠接地即可。

2)摇表的检查

【开路试验】在摇表未接通被测电阻之前,摇动手柄使发电机达到120r/min的额定转速,观察指针是否指在标度尺“∞”的位置。

【短路试验】将端钮L和E短接,缓慢摇动手柄,观察指针是否指在标度尺的“0”位置。

(1)观测被测设备和线路是否在停电的状态下进行测量。并且摇表与被测设备间的连接导线不能用双股绝缘线或绞线,应用单股线分开单独连接。

(2)将被测设备与摇表正确接线。摇动手柄时应由慢渐快至额定转速120r/min。

(3)正确读取被测绝缘电阻值大小。同时,还应记录测量时的温度、湿度、被测设备的状况等,以便于分析测量结果。

常用电气设备的摇测方法详解

1.测量照明或电力线路对地的绝缘电阻

将摇表接线柱的(E)可靠接地,(L)接到被测线路上。按顺时针方向摇动摇表的发电机手把,转速由慢变快,转速达120/分钟匀速摇动,约一分钟后发电机转速稳定时,表针也稳定下来,这时表针指示的数值就是所测得的绝缘电阻值。测量方法如图所示。

2.测量电机的绝缘电阻

相对地

相间

将摇表接线柱的(E)接机壳。(L)接到电机绕组上,以120转/分的速度摇动摇表手柄。测量相间绝缘需将电机连接片打开,L和E分别接在U、V、W三相上指针稳定后读数。测量方法如图所示。

3.测量变压器各相线圈绝缘电阻

相对地

相间

1)测量各相线圈对地绝缘电阻时,将绕组的导线接摇表(L)接线柱,将设备外壳和铁芯接摇表(E)接线柱,瓷瓶外表接于(G)接线柱。测量方法如图所示。

2)测量绕组的相间绝缘电阻时,用摇表的(L)接线柱和(E)接线柱分别接任意两根导线,分别测量相间绝缘电阻。

4.测量电缆的绝缘电阻

1)铠装电缆

测量电缆相对地的绝缘电阻时:将被测两端分别接(E)和(L)两接线柱,将(G)接线柱引线接到电缆壳芯之间的绝缘层上。测量方法如图所示。

测量电缆相对相绝缘时:被测其中一相接(L)接线柱,将另外的任意一相接摇表(E)接线柱,转动摇表,即测得相间绝缘电阻值,用同样的方法测另二相间绝缘电阻值。

2)带屏蔽层电缆

测量带屏蔽电缆的对地绝缘电阻时,将摇表(L)用连线接在主芯线上,再将接地端钮(E)接在接地芯线上,并用导线连接橡屏蔽层后,另一端接在摇表的(G)接线柱上,转动手柄,测出相对地绝缘电阻值。

测量相间绝缘电阻时,可分别将两端(L)和(E)分别接任意两相芯线,即可测出相间绝缘电阻值。

兆欧表虽然使用起来不使很麻烦,但是使用时需要注意一些问题。

使用时的注意事项(13个)

1、使用摇表测量高压设备绝缘,应由两人担任。

2、应视被测设备电压等级的不同选用合适的绝缘电阻测试仪。

3、测量用的导线,应使用绝缘导线,其端部应有绝缘套。

4、摇表与被测设备之间应使用单股线分开单独连接,并保持线路表面清洁干燥,避免因线与线之间绝缘不良引起误差。

5、测量绝缘时,必须将被测设备从各方面断开,验明无电压,确实证明设备无人工作后,方可进行。在测量中禁止他人接近设备。

6、在测量绝缘前后,必须将被试设备对地放电。被测设备必须与其他电源断开,以保护设备及人身安全。

7、测量线路绝缘时,应取得对方允许后方可进行。

8、在有感应电压的线路上 (同杆架设的双回线路或单回路与另一线路有平行段)测量绝缘时,必须将另一回线路同时停电,方可进行。

9、在带电设备附近测量绝缘电阻时,测量人员和摇表安放位置,必须选择适当,保持安全距离,以免摇表引线或引线支持物触碰带电部分。移动引线时,必须注意监护,防止工作人员触电。

10、摇测时,将摇表置于水平位置,摇把转动时其端钮间不许短路。摇测电容器、电缆时,必须在摇把转动的情况下才能将接线拆开,否则反充电将会损坏摇表。

11、摇动手柄时,应由慢渐快,均匀加速到120r/min,并注意防止触电。摇动过程中,当出现指针已指零时,就不能再继续摇动,以防表内线圈发热损坏。

12、为了防止被测设备表面泄漏电阻,使用摇表时,应将被测设备的中间层(如电缆壳芯之间的内层绝缘物)接于保护环。

13、禁止在雷电天气或在邻近有带高压导体的设备处使用摇表测量。

一口气读完温度测量史

古代的测温技术

在人类历史的文字记载中,关于冷、热一类的词很早就有了。《淮南子》上说:“睹瓶中之冰,而知天下之寒暑。”古代人以水的物态变化来判定天气温度,水结冰,天寒;冰化水,天气转暖。而物体热胀冷缩的特性也很早就被人们所熟知,公元前3世纪,斐罗(Philo)在拜占庭(Byzantine,今名伊斯坦堡)通过实验演示了空气的热胀冷缩特性,但遗憾的是,他并没有利用这一特性去测量温度。

因为正常人的体温基本相同,温度计发明以前,体温被当做最恒定的“温度计”,人们常常以自已的体温,比如用手触摸物体来判别温度的高低。这种以体温为标准的触摸方法,只能判别一定范围内的温差。古代人所谓冷、寒、凉、温、热、烫等,都是温差概念,而不是指特定的温度。感觉方法往往因人而异,在某种程度上,已被感觉到属于“寒冷”(或“热”)的一类物体,就很难再区分它们中哪一个更冷(或更热)了。

伽利略的温度计

意大利的伽利略在1581年进入比萨大学学习医学,后来,又到意大利帕度亚(Padua)大学任数学教授。在这期间,为了找到合适的办法来测量体温的高低,在1593年(伽利略的学生维维安尼给出的发明年代)他利用空气受热膨胀的性质制作了一支温度计。

关于这件事,他自已没有留下任何记录,只能从其他人的叙述中间接得知。他的学生加斯特里(Casteli)这样描述:“伽利略取了一个鸡蛋大小的玻璃容器,上面连接一个麦秸粗细、约两拃长的玻璃管。他把玻璃泡放在手里加热,再倒转玻璃泡,将管子插入另一个容器的水里。当玻璃泡冷却下来时,管子里的水升高,高出容器中水面约1拃。他用这个装置研究热和冷的程度。”

○伽利略温度计

随着温度的变化,玻璃泡里的空气会膨胀或收缩,玻璃管中的水柱会上下运动。当天气转热的时候,玻璃管中的水柱就会降低,天气越热下降的越多;而当气温变冷时,玻璃管中的水柱就会上升。水柱上升的高度随玻璃泡中空气的冷热程度引起的热胀冷缩程度变化。

伽利略用他的温度计测定了不同地点和同一地点在不同时间、不同季节的相对温度。他在测量中引用了“度”的概念,他的仪器比后来的一些验温器水平更高。其实伽利略的温度计是一个“气体验温器”,虽然它能测出温度的变化和温度的高低,但由于温度的概念很不明确,它上面还没有以确定的方法刻上标度和读数(这实际上就是温标),不能很精确地表示温度。另外,从伽利略温度计的设计可以看出,这种温度计温度的“大小”不仅受温度变化的影响,还受大气压强起伏的影响。如果气温没有变化而大气压发生了变化,观察者将会误认为气温发生了变化。这个仪器不能给出有意义的测量结果,使用起来也很不方便。所以温度计后来的发展就是沿着克服这两个缺陷的方向进行的。尽管伽利略的温度计很不完善,但他是试图“对不确定的热的感觉”转变为“对物体热状态的客观表示”的第一人,这毕竟是世界上最早的温度计。

温度计的初步改进

1611年,伽利略的同事和朋友意大利人桑托留斯(Sanctorius)首先在这种仪器的玻璃管上等分出110个间隔,最高、最低温度分别为用蜡烛烧灼玻璃泡和用雪冷却玻璃泡时的温度。

1632年,法国化学家雷伊(J.Rey)为了使用方便,将伽利略的仪器倒转过来,并把水注入玻璃泡内。此时,玻璃管上端被空气充满,水柱的高低仍然可以衡量温度。由于这项改进,水成了测温物质,这就是世界上第一只液体温度计。但是,由于没有封闭玻璃管的上端,水的不断蒸发会影响到测量结果的准确性。

由于水的热膨胀系数比空气小得多,为了减少水的蒸发,所以科学家必须恰当地选择玻璃球泡和玻璃管管径的相对大小,使液面在一年的气温变化过程中,保证在整个玻璃管的长度内升降。尽管从今天的角度看来这种努力的方向是不对的,但从温度计发展完善的全过程来看,这种努力是有价值的。

1657年,在意大利托斯卡纳大公爵斐迪南二世(Ferdinand Ⅱ)的指导下,佛罗伦萨西曼托科学院的院士们提出了密封管子的思想,用酒精取代水作为测温物质,并熔化玻璃尖把它密封,然后把刻度附在玻璃管上,这就是第一个不依赖大气压强的温度计。温度计终于进入了较为实用的阶段。

温度计的进一步完善

温度计的进一步完善和发展是沿着两个方向进行的,一个是测温物质的选择;另一个是刻度标准的确定。和其他科学仪器的出现一样,温度计的发明完全是由于实际的需要,而它的改进则是在解决不断出现的问题的尝试中完成的。因此,最初人们对温度计的原理并不十分清楚,一切都是凭经验甚至想当然进行的。

在1657年,斐迪南二世把一支长约1分米,充有酒精的温度计赠送给了波兰皇后的使节。她的大臣又把温度计转送给了巴黎的天文学家布里奥(Boulliau)。

1659年,法国天文学家布里奥(I.Boulliau)把水银密封在一根内径很细而且均匀的玻璃管中,管的下端是一个玻璃泡,在管和泡里有适量的水银,管上有刻度。水银面的位置随着温度的改变而升降,从水银面达到的刻度上可以读出温度数值来。这样的温度计已具有现代温度计的雏形。温度计的特性是能随温度的变化而有明显改变,而且这个变化是可以重复出现的。由于水银的体膨胀系数小,约为气体体膨胀的万分之二,所以为了在温度每升降1度时,能使水银柱有明显的变化,在玻璃泡不能任意增大的限制下,玻璃管必须充分细才可以。

在温度计的发展中,最不寻常的是德国物理学家格里克(Otto von Guericke)在1660~1662年创想的温度计。这个独特的仪器将近20英尺长由一个大的铜套(原图绘成蓝色,嵌着金星)与1英寸宽的铜芯连接而成。管子弯成一个很窄的U形。管内灌有一定量的酒精。U形管较短臂的顶端是开口的;液面上漂浮着一个微小的倒扣着的铜箔杯,它与一根绳子联着,绳子绕过悬挂在球壳下侧的滑轮绳子,另一端是一小天使形象,可指示管子上的刻度。大铜球壳的一侧加了一道阀门,用空气泵排除空气,以调节酒精高度。这个巨大的温度计安在房子背荫的一面,它以具有指示“整整一年中间最冷和最热的气候”的能力而闻名。

○格里克的温度计

在当时众多科学家中,首先认识到需要温标的是著名的英国物理学家玻意耳(Robert Boyle)。他建议用大茴香油放在酒精温度计玻璃泡的周围,让油凝固,记下当油开始凝固时的酒精高度。玻意耳的助手胡克(Robert Hooke)在温度计刻度标准化方面也做出过重要的贡献。1664年10月,胡克出版的《显微学》中提到,他做过几支温度计,长度在4英尺以上,其中膨胀液体的变化非常之大,夏天最热时膨胀到顶端附近,在冬天最冷时降到底部附近。他把洋红色葡萄酒的酒精注入温度计,使其体积变化清晰易辨。在杆上刻度时,先将玻璃泡放在正在凝固的蒸馏水中,把液面停留的位置当作零,再根据液体的膨胀程度分度。

在寻找恒温点的研究工作中,不少科学家都意识到,水在凝固时的温度和沸腾时的温度都是不变的。1665年,惠更斯就推荐将这两个温度作为标准点。

17世纪末,许多著名科学家,包括牛顿在内,都研究过怎样才能获得满意的温标。牛顿在1701年用笔名发表了一篇论文,报道他在测温学方面的研究成果。他做了一支3英尺长的温度计,玻璃泡的直径为2英寸,取融雪温度和人体温度作为温标的固定点,将其区间分为12等份。尽管牛顿提出的温标并不十分令人满意,但他发现的固体冷却定律和对熔解与沸腾温度稳定性的观察,对温度计的发展至关重要。

1702年,法国人阿蒙顿(Guillaume Amontons)注意到空气的压强变化可用于温度的测量,设计了一种根据空气压强来测量温度的温度计。他使用了U形玻璃管,玻璃管的一端接上空气玻璃泡A。将水银注入U形管及玻璃泡的一部分。当测温时,A泡中空气的压力变化,这种变化用玻璃泡中水银面的高度与玻璃管中水银面的高度之差显示出来。阿蒙顿选择冰水和沸水为固定点,在此范围内均匀分度。他发现,在充有一定数量的空气的容器中,从冰的熔点加热到水的沸点时,空气的压强增加三倍。由于他尚不知道水的沸点取决于大气压强,所以他没有得到更高的准确度。他还指出了气体膨胀的一般规律,给出了实验验证,建立了气压的变化正比于温度变化的关系。阿蒙顿的气体温度计不能适应实际测量的要求,尽管如此,科学家们仍然利用这些不完善的测温仪器发现了在一定条件下水在凝固或沸腾时的温度是不变的。

○阿蒙顿的温度计

出生于德国的华伦海特(G.D.Fahrenheit)从1706年起一直致力于测温学的研究;1714年,由于水银比酒精的膨胀率更为均匀,他选择水银作为测温物质,发明了第一支密封的、带可靠刻度的水银温度计;到1724年,终于发明了完善的华氏温度计,他将冰盐浴(冰、水和氯化铵的混合物)的温度设置成零点(0℉),水(无盐的冰水混合物,32℉)的凝固点和人的正常体温(温度计插入口中或置于腋下,96℉)分别设置为固定标准点。有趣的是水的沸点虽不是华氏温标的一个固定点,但温标上212℉这一点恰恰与之重合。以后为了使固定点更准确,改以冰水混合物的温度为32度,而以在标准大气压下水的沸腾温度为212度。他还证明液体的沸点随大气压强变化。从此,温度的测量有了一个共同的标准,他的分度方法很快在法国、荷兰以及英语语系国家广泛流行,这使不同地点,不同时间和不同人所测量的温度进行比较成为可能。

到了18世纪,法国的勒奥默有鉴于水银的膨胀系数小,强烈反对使用水银作测温物质。于是,致力于制造一个既方便又能达到精确度要求的酒精温度计。他发现酒精和1/5水的混合液在水的结冰温度和沸腾温度之间,体积是从1000膨胀到1080个单位体积,因此他把温度计上这两个固定点之间分成80分。由于他忽视了空气压强对液体沸点的影响(他不了解华伦海特的成就),所以他的温度计测量结果并不好,并且不同的温度计也不一致;另外他采用的玻璃泡直径达3~4英寸,不适于一般使用。由于这些原因,日内瓦的德吕斯(DeLuise,1727~1817)便又恢复使用水银,并以一个物理学家的身份热情地呼喊:“自然界给我们这个矿物肯定是为了做温度计”。

1742年,瑞典天文学家摄尔修斯(A.Celsius)和他的助手斯托玛采用了惠更斯的建议,在一篇向瑞典科学院宣读的论文中建议了一种新温标,他们将水的冰点设置为100℃,水的沸点设置为0℃,把水的冰点和沸点之间等分为100个温度间隔,这就是后来的摄氏温标。它比以前所有的温标都更令人满意,逐渐成为科学工作中应用最广的温标。应当指出,现在普遍采用的百分温标温度计与摄尔修斯原来的温度计的标度正好相反,这种标度是1743年由法国人克利斯廷(Christin)首先采用的[1]。

○摄尔修斯的温度计

1747年,荷兰的穆欣布洛克还发明一种特殊温度计,它是利用金属细杆的膨胀和收缩原理制成的。35年后韦奇伍德发明的高温计利用的正是这一原理。

热力学温标的建立

从伽利略到摄尔修斯的100多年的时间里,温度计和测温学的发展经过了漫长的岁月和曲折的道路。人们为之作出了种种努力,才逐渐形成了建立在科学基础上的温标,温度计的发展已跨上了新的台阶,特别是华氏温标和摄氏温标的建立,使计温学达到了完善的水平。到18世纪末,温度的测量已经达到相当高的水平,这就保证了各种热学实验的顺利进行。

在19世纪上半叶,头脑最灵活的物理学家们始终被一个问题所困扰:如何改进热机?换句话说,如何让一堆煤给人带来最大的收益?1824年,法国工程师卡诺(Sadi Carnot)在其著作中提出理想热机理论。按照卡诺原理,热在高温热源和低温冷源之间循环。大约20年后,焦耳(James Prescott Joule)提出了能量守恒原理。1848年,英国的开尔文在对卡诺热机原理分析的基础上建立起热力学温标。由于卡诺热机的性质与工作物质的性质无关,因此热力学温标实际上是与测温物质的特性无关的一种理想标准,从而消除了任何经验温标的任意性和局限性,为温度的测量找到了一个客观基础。从理论上建立起热力学温标,是开尔文对热力学的又一大贡献,但它毕竟只是一种理想温标,直到后来的研究证明在理想气体温标所能使用的范围内,热力学温标和理想气体温标是完全一致的,热力学温标才取得了现实的意义。

1954年,国际计量大会上确定了热力学温标的恒定标准温度点,把水的三相点,即纯冰、纯水和水蒸气平衡共存状态的温度规定为273.15温度单位,这样,绝对的温标就完全确定了。1967年,国际计量大会又规定热力学温标的温度单位叫做开尔文,简称开,用K表示,1K等于水的三相点温度的1/273.15。用这种标度法所测得的水的冰点和沸点的温度分别为273.15K和373.15K,所以摄氏温度t与开尔文温度T之间的关系为t=T-273.15。

虽然热力学温标是最基本、最理想的温标,各种温标都要以它为准,而且人们可以用气体温度计把热力学温标复现出来,但是由于气体温度计结构复杂,技术操作的要求很高,实际应用是很麻烦的。因此现在实际上采用的标准温标是所谓的“国际温标”,它的制定主要是为了使用的方便,并且尽可能地接近于热力学温标,因此具有很大的通用性,被各国广泛采用。

人们对温度概念的也认识经历了定性和定量两个阶段,并有一个从常识经验向科学转化的过程。在温度意义的转变和深化过程中,温标及其制定的作用是非常关键的,可以这样说,温标最终确立了温度的科学地位。总之,在物理学的发展史上,温度计的设计与制作是随着人们对热现象的认识不断深入和科学技术的发展而不断提高与完善的。

[1]一说现在的标度是由摄尔修斯在瑞典阿勃沙拉大学的一位同事生物学家林奈(Carolus Linnaeus)首先采用的,他以在动物和植物分类领域的研究而著名。