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如何用示波器安全测量市电(转载)

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对于如何用示波器对市电进行安全地测量,经常有一线的工程师来与我们交流在市电测量上的一些疑惑,大致是以下几个问题:

1、为什么我用示波器测量市电总是跳闸呢?

2、为什么我测市电会把示波器烧了呢?

3、示波器的地线与市电的零线、地线还有大地之间到底有怎样的关系呢?

 

1 认知市电

了解市电的供电线路及原理,有助于安全用电,安全测量!

1.1 火线、零线和地线

我国的市电(居民用电)为交流220V,50Hz。供电线路由火线、零线和地线组成,它们的关系如图1 所示。

 

火线(L):也称相线,由发电站或变电站提供,电压220V,人体接触会有危险;

零线(N):为火线提供回路,在发电站或变电站端接地;由于是远端接地,因此在居民楼用户端电位不一定为零,可能带弱电,但相对安全;

地线(E):零电势参考点,在居民楼用户端接大地,零电压,绝对安全。

 

 

2 使用示波器测量市电

2.1 测量量程确认

在进行市电测量时,应确认探头和示波器的电压量程是否满足测量需求。一般示波器标配的探头在×10 档位下具备CAT II300Vrms 安全等级;垂直档位最大为10V/格,垂直方向有8 格,即最大电压测量范围为80V 峰峰值,配合探头×10 档,测量最大电压峰峰值为800V,可以测量220V 市电。

故为了达到测量范围,应使用探头×10 档位,并且垂直档位打到10V/div。

2.2 错误的测量方法

普通的示波器没有隔离,外壳金属端与探头的负端(地)均与地线相连,如图2 所示,当用示波器直接对零线和火线测量时,就会间接地把零线或火线对地线短路(等效于图中红色虚线),非常危险。因此,示波器是不能直接测量市电的。

 

 

2.3 不推荐的测量方法

这里介绍的方法具有一定的危险性,如若操作不当可能引发触电事故,禁止使用

2.3.1 浮地测量

如图3 所示,通过将示波器的电源地线人为断开(可以用两芯电源插排供电)或使用隔离变压器的方法对示波器供电,达到断开测量回环的目的,实现“浮地”测量。

 

 2.3.2 浮地测量的安全隐患

浮地测量时,示波器外壳金属端和探头接地端带有同等电平。当测量市电时,外壳可能带有220V 的电压,人体一旦接触到示波器外壳,电流会经过人体流入大地,非常危险!

 

 

2.4 推荐的测量方法

对普通示波器基于安全角度考虑,使用“A-B”法和高压差分探头对市电测量是非常安全的,下面分别对其进行介绍。

2.4.1 “A-B”伪差分测量

采用普通无源探头应用“A-B”法对市电进行测量时,应将两通道探头的负端(地)均接至电源地线,一个通道的探头探针(正端)接零线,另一个通道的探头探针(正端)接火线(如图5 左所示),则两通道的测量差值即为市电波形。

 

 

2.4.2 高压差分探头测量

应用高压差分探头测量市电,火线和零线测试点正反接都没关系,探头内部通过高阻的方式将测量端的地和示波器的地隔离开来,不会造成短路问题,测量方式如图5 右所示。高压差分探头是最佳的推荐方式,安全方便,但价格会比较昂贵。

 

示波器作为一种很重要的测量仪器,我们应该正确、安全地使用。尤其在测量一些高压信号时,必须弄清各种信号线之间的关系,才能正确地连接被测信号,保证安全测量。


本文转自 家电院技术中心能力验证公众号!