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[原创] 分享示波器安全测量220V市电的方法

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一粒金砂(中级)

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发表于 2020-2-20 13:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
用示波器测量220V市电最容易发生的问题:
1、测量时跳闸;
2、人不小心触电;
3、测量时把示波器烧了
今天我们就来讲一讲为什么会发生这些问题并如何避免。

 

220V市电与示波器的供电关系:
220V市电通常与我们直接相关的有三根线:火线、零线、地线。
火线(L):也称相线,由发电站或变电站提供,对地电压220V,人体接触会有触电危险;
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,这就是为什么我们触碰零线也会有触电感觉的原因;
地线(E):在居民楼用户端连接大地的线,可靠的地线与我们脚下的大地等电位,绝对安全。

 

为什么示波器测量220V市电很容易出问题?问题的根源就在示波器的220V供电上,如下图所示:
我们来了解一下示波器的供电方式。示波器器的供电,不外乎以下几种:
1、220V直接供电: 最普遍的供电方式,优点是成本低;其供电回路与220V市电的接线关系如下:
2、电池供电: 成本较高,但是可以实现移动测量与浮地测量;
3、电源适配器供电: 成本较高,一般是配合电池供电而设计,其供电回路与220V市电的接线关系如下:

 

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。
如麦科信STO1104C智能示波器, 标配探头是×10档位且最大安全工作电压是600V pk;示波器垂直档位最大为10V/格,垂直方向上有10格,即最大电压测量范围为100V峰峰值,配合探头×10档,测量最大电压峰峰值为1000V,因此从量程上考虑是满足测量220V市电的。
如麦科信STO1104C智能示波器,示波器垂直档位最大为10V/格,垂直方向上有10格,即最大电压测量范围为100V峰峰值,市电的峰峰值在620V左右,因此从单从量程上考虑,配合衰减比为×10档以上并满足最大安全工作电压的探头,即可测量市电。
示波器垂直方向代表电压值

 

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。
错误的测量方法

 

不推荐的测量方法:
浮地测量具有一定的危险性,如若操作不当可能引发触电事故。同时,这是一种既不安全又不准确的方法,因为浮地后示波器与大地的寄生电容会使信号发生振铃现象,导致信号失真。
通过将示波器的电源地线人为断开(用两芯电源插排供电或者用示波器电池供电)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。
浮地测量法(不推荐)
 
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!

 

推荐的测量方法:
对普通示波器基于安全角度考虑,使用高压差分探头对市电测量是绝对安全的。
高压差分探头测量
 
差分探头是利用差分放大原理设计出来,可将任意间的两点浮接信号,转换成对地的信号的示波器探头。使用高压差分探头是最佳的推荐方式,安全方便。

 

最后
示波器是一种用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器,凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。因此,学会如何正确和安全地使用示波器至关重要。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。


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纯净的硅(高级)

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发表于 2020-2-20 19:05 | 显示全部楼层

直接拿示波器测量本身的交流供电可以说是不要命,内置电源或者具有隔离电源的设备拿过来检测倒是问题不大,还是用最原始的办法开最大量程再慢慢调节;当然也不知道楼主发这个的目的是什么?只是看市电的波形还是什么?安全第一,隔离+降压才是王道



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