万用表如何保护自己免受高压侵害?


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我曾经用便宜的万用表测量简单的直流电路中的电压,但我看到了将它们直接插入市电并用于测量各种家用发电机的图片。

为什么较高的电压不炒万用表,从理论上讲,也可以安全地使用小型的Cheso万用表来测量非常高的电压吗?如果您在拨盘上设置错误,这有关系吗?

我既不打算插入一个插件,也不建议任何不知道自己在做什么的人,我只是想知道它是如何工作的。

Answers:


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警告:请注意,某些便宜的电表不适用于230 VAC交流电源。某些电表的交流电压范围在概念上可以测量到远高于交流市电电压,但内部组件未经认证,合适或在例如230 VAC时安全。使用这种仪表来测量这种电压类似于比“ Russian Roulette”的常规游戏更为安全,后者甚至可能会死亡。

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即使在功耗范围内,也可能发生组件功耗或电压击穿故障。在高估电压范围时,电压范围通常比大多数其他范围所承受的压力要小。

自动量程仪表从最高量程开始,一直向下工作,直到读数达到该量程的一定比例。可以通过例如MOSFET进行开关,该MOSFET用于使分压器中的电阻器短路或从合适的分接点拾取电压。

在廉价电表中,保护是有限的。
在低电流范围内,电流超过200 mA通常会烧断内部保险丝。
在高安培量程(10A,20A,如果安装)上的电流过大,将使分流器或保险丝烧断。
在较低的交流或直流电压或电流范围上的高电压有时会损坏仪表(请问我怎么知道:-) )。

话虽如此:超出范围的输入除了输入电路外不一定会承受压力。高于最小必要输入电阻器瓦数可以保护短期。齐纳二极管或其他钳位电路可以阻止高压进入适当的电路。
非常敏锐的制造商可以提供电子开关。这些可以很简单,例如与输入串联的高压MOSFET,可以在需要时关闭。这会由于电压降而增加一些误差,但是可以对此进行控制和设计。

因此,例如,在电流输入上施加了过压条件,输入电阻器开始耗散过多的功率,电阻器的内部端被齐纳二极管或TVS(瞬态电压抑制器)钳位,并且触发了快速MOSFET开关以断开过载。输入电路的功率耗散额定值高于必要水平,为保护措施提供了足够的时间。


真实的例子:

该Intersil应用笔记
-AN046使用ICL7106构建电池供电的自动量程DVM,提供了自动量程设备设计的具体示例以及如何解决所涉及的问题。

这是前端在概念上的外观:

在此处输入图片说明

这就是它在实践中的结局

在此处输入图片说明

http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/an04/an046.pdf


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高安培范围内的电流过大会导致廉价的万用表着火。在这些范围内的安培计是两个端子之间大约5厘米的粗铜线,测量的端子之间的电压(电压从粗铜线的电阻降落)​​未熔断。
SF。

您不需要太多销毁廉价的万用表。当汽车电瓶在仪表上使用错误的设置时,应该可以解决这个问题。
2015年

@SF。为什么要开火?这不只是会使导体熔化吗?
neverMind9 '18

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@ neverMind9:导体的熔化温度比塑料外壳的着火温度高得多,铜的厚度足以在熔化之前释放出足够的热量来点燃外壳。
SF。

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简单的回答是,好的万用表具有良好的保护电路。当测量源超出电表的电表能力时,电表会发出超出范围的消息。

有四个主要的万用表类别。他们是

  • I类:在设备未直接连接到电源的情况下使用(CAT I)
  • II类:用于单相干线最终电路(CAT II)
  • III类:用于永久安装的负载,例如配电盘​​,电机和三相电器插座(CAT III)
  • IV类:用于故障电流水平可能很高的位置,例如供电服务入口,主板,供电仪表和一次过电压保护设备(CAT IV)

用户对我们负责执行适当的任务的适当的万用表。下面是Fluke 87 III万用表。在右下角显示CAT III

Fluke 87 III

以下是处于el-cheapo分类中的多用表,并且没有可见的万用表类别分类的提示。在这种情况下,用户注意非常重要

工匠表

两种类型的万用表都在工程领域中发挥着重要作用。

基本保护

最基本的保护形式是保险丝。根据价格和制造商的不同,此保护措施可能会有所不同。高质量的万用表可能使用高破裂容量(HRC)保险丝,而劣质的万用表可能使用玻璃保险丝。

高破裂能力(HRC)

HRC保险丝

单击图像查看大图。

玻璃保险丝

玻璃保险丝

预先保护

除了基本的保护电路外,还有其他许多保护电路,包括二极管,绕线电阻,齐纳二极管,MOV(金属氧化物压敏电阻)和热敏电阻(PTC –正温度系数)。这些组件的配置取决于制造,万用表类别,价格点等因素。链接说明了Fluke 27万用表的一些高级电路。

El-cheapo万用表没有很好的保护,因此很容易损坏。

参考:


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是的,请增加更多的事实-例如在不允许大量电流的情况下,电阻如何变化以匹配电压?什么用于过压保护?等。我想看看它是如何工作的,而不仅仅是“是的,一些<magic>一切都很好” :)
jhabbott 2015年

请注意,尽管提供的表中有文字说明,但CAT II电表对于干线测量来说并不安全。此类电表可能无法防止主电源尖峰/电涌/ ...,这可能会导致电表故障,并且在最坏的情况下,还可能导致用户死亡-并已这样做。
罗素·麦克马洪
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