任务1.2 认识电工实训室
【学习目标】
1）熟悉常用电工工具及仪表的用途。
2）能掌握常用电工工具的使用方法和操作要领。
3）能掌握常用电工仪表的使用方法和操作要领。
4）能正确操作电工实验台。
【任务布置】
认识实训室仪器及设备，有利于学生能正确使用实训室的仪器设备。
【任务分析】
任务的完成要循序渐进，第一步是仪器设备的结构认识；第二步是设备的电源认识；第三步是仪器设备的使用。
【知识链接】
1.2.1 常用电工工具的认识
1．验电笔
验电笔用于测量500V以下的导体或各种用电设备外壳是否带电。验电笔外形像钢笔（或圆珠笔），由氖管、电阻、弹簧、笔尖、笔身和笔挂组成。当笔尖（探头）探测到物体的带电电压超过60V时，人体通过验电笔与大地形成回路，氖管内形成辉光放电。使用前应先通过有电导体验证验电笔是否正常。
用验电笔通电的方式可区别相线和零线，相线发光，零线一般不发光。用验电笔通电的方式可区别直流与交流，被测电压为直流时，氖灯里的两个极只有一个发光，而交流时为两个极都发光。用验电笔通电的方式可区别直流电压的正、负极，将验电笔分别接在直流电的正、负极之间，发光电极所接的是负极，不发光电极所接的为直流电的正极。用验电笔通电的方式可区别电压的高、低，被测导电体电压越高，氖管发光越亮。检查相线接地漏电时，对地漏电一相对应的氖管亮度较弱。
2．螺钉旋具
螺钉旋具根据其头部形状可分为一字形和十字形。
螺钉旋具使用如图1-5所示。螺钉旋具尺寸应与螺钉尺寸相对应，且应与螺钉头垂直，边压紧边旋转。当螺钉旋具的金属杆触及带电体时为避免手指碰触金属杆，应在螺钉旋具金属杆上套绝缘管。
图1-5 螺钉旋具操作示意图
a）螺钉旋具水平 b）螺钉旋具垂直 c）小螺钉旋具垂直
3．钢丝钳、尖嘴钳及斜口钳
钢丝钳钳头包括钳口、齿口、刀口、铡口四部分。钳柄上装有绝缘套。
齿口可用来弯绞、钳夹线头及旋动螺钉、螺母。用刀口剪导线、拔起铁钉或剥导线绝缘层等等。用铡口铡断较硬的金属材料。常用的规格按其长度可分为150mm、175mm、200mm三种。
另外电工还常用头部尖细、适用于狭小空间操作的尖嘴钳，它除头部形状与钢丝钳不完全相同外，其功能相似，规格按其全长通常分为130mm、160mm、180mm、200mm四种。主要用于切断较小的导线、金属线，夹持小螺钉、垫圈，并可将导线端头进行弯曲成形。
还有一种电工常用的钳子，其头部扁斜，被称为斜口钳。其专门用于剪断较粗的电线和其他金属丝。电工常用绝缘柄斜口钳，其绝缘柄耐压在1000V以上。
注意事项：在使用钳之前，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。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。
4．活扳手
活扳手的规格较多，电工常用的有150mm×19mm、200mm×24mm、250mm×30mm、300mm×36mm等几种。使用时，将扳口放在螺母上，调节蜗轮，使扳口将螺母轻轻夹持住，如图1-6所示方向施力（不可反用，否则有可能损坏活扳唇）。旋动螺母、螺杆时，必须把工件的两侧平面夹定，以免损坏螺母或螺杆的棱角。
图1-6 扳手操作示意图
a）外形 b）扳大螺母握法 c）扳小螺母握法
5．电工刀
电工刀在电气操作中主要用于剖削导线绝缘层、削制木棒、切割木台缺口等。使用电工刀时，刀口应朝外进行切削。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。
6．镊子
镊子主要用于挟持导线线头、元器件等小型工件。在电工中镊子头部较尖。
1.2.2 常用电工仪表的使用
电工仪表对整个电气系统的检测、监视起着极为重要的作用。电流表、电压表和万用表则是电工检测和维修的基本工具。本模块将介绍电流表、电压表及万用表等仪表的测量原理及使用方法。
1．常用电工仪表的分类
电工仪表按测量对象不同，分为电流表（安培表）、电压表（伏特表）、功率表（瓦特表）、电度表（千瓦时表）、欧姆表等。
按仪表工作原理的不同，分为磁电式、电磁式、电动式、感应式等。
按误差等级不同，分为0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.5级和4级共七个等级。
2．电压表和电流表
电流表用来测量电路中的电流，单位为安培（A）。电压表用来测量电路两端电压，单位为伏特（V）。
（1）分类
测量直流电流和直流电压多使用磁电式仪表，测交流电流和交流电压多用电磁式仪表。
磁电式仪表主要部件是在永久磁铁内放入一个能够绕轴转动的线圈。当有电流流过线圈时，线圈两侧导体受到大小相等、方向相反的电磁力，使线圈发生偏转，同时带动仪表指针偏转同样角度。
电磁式仪表主要由固定线圈、固定铁片和可动铁片组成，其中固定线圈被固定在仪表座上。固定铁片则被固定放置在线圈内壁上。可动铁片装在仪表的转轴上，可绕轴转动。当线圈内有被测电流通过时会产生磁场，使固定铁片和可动铁片同时被磁化，且它们沿轴向的对应端极性相同而互相排斥，从而使可动铁片带动转轴上的指针绕轴转动。如果被测电流是交流电流，两个铁片的极性同时改变，仍然是互相排斥，指针偏转方向不变。所以，电磁式仪表可以测量交流电量。实际上电磁式仪表可以做成交、直流两用电表。
（2）使用方法
电流表串入电路，其理想电阻应为零；电压表并入电路，其理想电阻应为无穷大。对直流电压或电流测量时接线要注意正、负极并选择合适的量程（在信号值大小未知的情况下，先接最大量程）。
3．万用表
指针式万用表的表头为磁电系电流表，数字式万用表的表头为数字电压表。万用表的型号很多，但测量原理基本相同。指针式M500-B型万用表的表头灵敏度为40μA，表头内阻为3000Ω。表中左上角
表示为磁电整流式仪表；
表示使用时要水平放置。
（1）测量原理
1）直流电流档。
万用表的直流电流档实质上是一个多量程的直流电流表。由于其表头的满量程对应的电流值很小，所以采用内附分流器的方法来扩大电流量程。量程越大，配置的分流电阻越小。
2）直流电压档。
万用表的直流电压档实质上是一个多量程的直流电压表。它采用多个附加电阻与表头串联的方法来扩大电压量程。量程越大，配置的串联电阻也越大。
3）交流电压档。
万用表测量交流电压时，先要将交流电压经整流器变换成直流后再送给磁电系表头，即万用表的交流测量部分实际上是整流系仪表，其标尺刻度是按正弦交流电压的有效值标出的。由于整流器在小信号时有非线性，因此交流电压低档位的标尺刻度起始处的一小段不均匀。
4）电阻档。
万用表的电阻档实质上是一个多量程的欧姆表。
（2）使用方法
1）使用前的准备。
以MF-500B为例（图1-7）。把万用表水平放置好，看表针是否在标尺的左端零位上，如不在，用螺钉旋具调节机械调节器S3，使指针归零。
图1-7 MF-500B万用表外形图
万用表有红色和黑色两只表笔（测试棒），使用时应插在表的下方标有“+”和“*”的两个插孔内，红表笔插入“+”插孔，黑表笔插入“*”插孔。
万用表有两个转换开关S1和S2，用以选择测量的物理量和量程，使用时应根据被测物理量及其大小选择相应档位。在被测量大小不详时，应先选用较大的量程测量，如不合适再改用较小的量程，以表头指针指到满刻度的2/3以上位置为宜。
万用表的刻度盘上有许多标度尺，分别对应不同被测量和不同量程，测量时应在与被测电量及其量程相对应的刻度线上读数。
2）电流的测量。
测量直流电流时，将S2旋到直流电流档“A”的位置上，再用S1选择适当的电流量程，将万用表串联到被测电路中进行测量。测量时注意两只表笔与正、负极的连接必须正确，若指针反偏则将两表笔的位置互换。
3）电压的测量。
测量电压时，将S1转到电压档“
”的位置上，再用S2选择适当的电压量程，将万用表并联在被测电路上进行测量。测量直流电压时，两只表笔与正、负极的连接必须正确，红表笔应接被测电路的高电位端，黑表笔接低电位端。测量大于500V的电压时，应使用高压测试棒，插在“*”和“2500V”插孔内，并应注意安全。
被测的交、直流电压值，由表盘的相应量程刻度线上读数。
4）电阻的测量。
测量电阻时，将S2旋到欧姆档“Ω”的位置上，再用S1选择适当的电阻档倍率。测量前应先调整欧姆零点，将两表笔短接，看表针是否指在欧姆零刻度上，若不指零，应转动S4旋钮，使表针指在零点。如调不到零，说明表内的电池电量不足，需更换电池。每次变换倍率档后，应重新调零。
测量时，用红、黑两表笔接在被测电阻两端进行测量，为提高测量的准确度，选择量程时应使表针指在欧姆刻度的中间位置附近为宜，测量值由表盘上欧姆刻度线上读数。被测电阻值=表盘欧姆读数×档倍率。
测量接在电路中的电阻时，须断开电阻的一端或断开与被测电阻相并联的所有电路，此外还必须断开电源，对电解电容进行放电，不能带电测量电阻。
4．实验台
（1）实验台交流电源的启动
1）将实验台左侧上方的断路器拨至OFF，然后将实验台的三相四芯插头接通三相380V交流市电。注意：本装置可适用于三相四线制和三相五线制电源。
2）将实验屏左侧面调压器的旋转手柄按逆时针方向旋至零位。将“电压指示切换”开关置于“三相电网输入”侧，将断路器拨至ON。此时，实验屏正面左侧的三相四芯电源插座即有380V交流电压输出。此插座可用来串接另一实验台的电源插头。但要注意，最多只能依次串接两台实验台。
3）开启钥匙式三相电源总开关，“红色停止”按钮灯亮，3只电压表（0～450V）显示输入三相电源线电压之值。此时，实验屏正面左侧两芯220V电源插座及右侧面的单相三芯220V电源插座处均有相应的交流电压输出。
4）按下绿色“启动”按钮，红色“停止”按钮灯灭，绿色“启动”按钮灯亮，同时可听到屏内交流接触器的瞬间吸合声，面板上与U1、V1和W1相对应的黄、绿、红3个LED指示灯亮。至此，实验屏各部分电源接通。
实验屏的关闭顺序与启动顺序相反。
（2）实验台直流稳压电源的使用
开启直流稳压电源开关，两路稳压电源的输出插孔即有电压输出。
1）用输出调节的多圈电位器旋钮可平滑地调节输出电压值，其调节范围为0～30V，额定电流为1A。
2）两路稳压源既可单独使用、也可组合使用，构成0～±30V或0～±60V电源。
3）两路输出均设有软截止保护功能，但应尽量避免输出短路。
【任务实施】
1.2.3 技能训练：电工实验室仪表及设备的使用
1．训练任务
1）学会电工实验台上各种电源的接通、判断及调节。
2）学会万用表的使用。
2．训练目标
1）能熟练正确地使用电工实验台上的各种电源。
2）能使用万用表进行电压、电阻等参数的测量。
3．仪表仪器与设备
THHE-1型电工实验台；MF500-B万用表、电阻箱（20Ω、500Ω、2000Ω电阻各一只）。
4．相关知识
1）实验台可为电路提供三相、单相可调交流电源和两路可调直流恒压源及恒流源，为电路提供电能。
2）万用表是电工的基本、必备工具，有指针式和数字式两种。指针式万用表使用时要水平放置，读数时要正对表盘。
3）用万用表测量电阻的过程中测试表笔应与被测电阻接触良好，以减少接触电阻的影响；手不得触及表笔的金属部分，以防止将人体电阻与被测电阻并联，引起不必要的测量误差。
5．训练要求
1）按要求正确操作仪表及设备，要有目的地操作各个旋钮，不要盲目操作。
2）对指针式仪表在读取数据时应正对其刻度盘，注意读取精度。
3）训练过程中，有问题要及时询问指导老师。
4）对仪器和仪表要轻拿轻放，文明操作，安全第一。
5）训练结束要进行整理、清理等7S活动。
6．任务实施步骤
（1）实验台的使用
1）按实验台的使用要求，给实验台接通电源，拨动“电压指示切换”至“三相电网输入”侧，在3只电压表上读出电源电压的有效值。
2）拨动“电压指示切换”至“调压器输出”侧，调节实验台左侧面的调压器旋钮，使3只电表显示值为220V。
3）打开直流电压源开关，弹出直流电压表下方按键开关，调节UA旋钮，使电压表指示值为5V；按下直流电压表下方按键开关，调节UB旋钮，使电压表指示值为12V。
4）任务完成后，按照操作要求，使实验台所有被操作部分复位并切断其电源。
（2）MF500-B型万用表的使用
1）交、直流电压的测量。
● 按照实验台的使用部分的实验内容1）～3）要求进行操作。
● 将S1转到电压档“
”的位置上，再用S2选择适当的电压量程。
● 万用表的两表笔与U、V、W中任两孔接触，测量市电电压值并记入下表中。
● 万用表的两表笔与U1、V1、W1中任两孔接触，测量调压输出端的电压值并记入下表中。
● 万用表的两表笔与UA电压源的两孔接触（图1-8），测量UA电压值并记入表1-2中。
图1-8 直流电压测试示意图
● 万用表的两表笔与UB电压源两孔接触，测量UB电压值并记入表1-2中。测量示意图见图1-8。
表1-2 电压测量记录表
2）用万用表测量电阻，并与电阻件标注值进行对比。
● 将万用表机械调零。
● 将S2旋到欧姆档“Ω”的位置上，再用S1选择适当的电阻档倍率，将测得的电阻值记入表1-3中后，用S4进行欧姆档的调零。测量过程中若S1位置变动则要重新进行欧姆档的调零。
● 对被测对象进行电阻值测量，并记入表1-3中。
表1-3 电阻测量记录表
7．巡回指导要点
1）指导学生正确识读电压表。
2）指导学生正确使用万用表测量电阻和交直流电压。
8．训练效果评价标准
1）能正确控制、调节实验台的各种电源（20分）。
2）能正确使用万用表进行电阻的测量（20分）。
3）能正确使用万用表进行交直流电压的测量（40分）。
4）训练过程中能文明操作（10分）。
5）“7S”执行情况（10分）。
9．分析及验证
1）实验台电压表读数与万用表读数之间存在误差的原因（直流与交流的情况需各自分析）？
2）电阻标注值与测量值是否一致？若存在误差，请分析原因。
10．思考题
1）数字式万用表与指针式万用表的使用操作不同点有哪些？
2）测量直流电压与交流电压的注意事项是什么？