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万用表的安全问题 [复制链接]

万用表是电子测试中必不可少的测试工具,一切电子产品在使用中都有潜在的危险,因此了解其使用的安全性就十分必要。下面我们来谈一下万用表的安全问题。

首先,了解一下使用万用表在使用中的常见危险。

一类是因为我们操作失误造成的,比如在电流测量模式下将万用表并联在被测电路两端,在测量电阻时没有断电等等。

万用表测量时正确接法:

(1)万用表测电压(或电阻);

(2)万用表测电流

图1  万用表测电压
图2  万用表测电流

在图1万用表与被测元器件并联,万用表起分流作用,要求万用表内阻大。在图2万用表与被测器件串联,起分压作用,要求万用表内阻要小。一旦接错,比如在电流测试档,将万用表并在被测器件两端,万用表所在支路因为内阻很小使电路被短路,可能是保险丝熔断,造成危险。

另一类是潜在的安全隐患,比如与带电部分意外接触引起的电击,开关和负载启动等引起的瞬变高压等。随着电力的分配系统和负载越来越复杂,瞬间过压的可能性大大增加。马达、电容、功率变换器、变频调速器等设备是最主要的尖峰源。此外室外输电线路遭受雷击也会引起非常危险的高能量瞬间高压。进行电力系统的测量,这种瞬间高压常常是不可见的,但它确实存在,难以避免,其潜在的危险也更大。这些情况即便在低压测量中也会经常碰到,其所产生的瞬间电压可达几千伏或更高。因此在操作万用表时,不仅需要注意正确接线,减少不必要的危险或损坏,更要通过一些安全设计来避免潜在危险的发生。

那么万用表的安全防护设计有哪些呢?

第一类是万用表外部防护,如双层隔离绝缘防护套、探头防接触保护、插头插座的绝缘保护等。但是要避免瞬间高压所带来的危害,安全必须深入数字多用表内部,换句话说,就是数字多用表内部必须有足够的安全设计。因此IEC(国际电子电工委员会)专为测试仪器定义了一套新的国际安全标准。以前使用的是IEC348标准,目前已被IECl010取代。依据新标准IECl010设计的万用表安全指标要比依据IEC348高很多。

我们先了解一下IEC1010测试过程,它包含三个主要的可能因素:稳定电压、峰值过压和源阻抗。这三个因素综合考虑得出万用表真正的额定安全电压值(如表1)。

表1   过压安全标准
过压分类
工作电压                               
(对地直流或交流有效值)                               
峰值瞬间高压                               
(重复20次)                               
测试电阻                               
(Ω=ΩV/A)                               
一类
600V
2500V
30Ω源
一类
1000V
4000V
30Ω源
二类
600V
4000V
12Ω源
二类
1000V
6000V
12Ω源
三类
600V
6000V
2Ω源
三类
1000V
8000V
2Ω源

有了表1的标准,我们应该怎样选择万用表呢?

首先选择过压标准,然后在同一过压标准下选择耐压指标。测试表笔的过压指标也不容忽视,IECl010也适用于测试表笔,原则上测试表笔的过压指标不能低于数字多用表。工作在电力系统须选择三类600V或1000V标准,手持工具或家电产品一般选择二类标准,在一定的瞬态过压限制值下测量时,一般选择一类标准即可。

另外我们在万用表或其他产品上常常看到诸如CUL、CSA、UL、ETL等标志,这都是北美市场的认证标志。其他认证标志还有:

a)  中国国内认证:CCC,CCEE,CCIB,CMC,出口质量许可证,免办强制性认证证明,免办进口安全质量许可证明;

b)  北美市场:UL,CUL,CSA,ETL;

c)  欧洲:CE,GS,VDE,TUV,SGS,KEMA,NF,BS,北欧四国(S,D,FI,N)等;

d)  亚洲:日本、韩国、PSB。

此外,由于万用表的灵敏度很高,除根据上述安全标准外,还应该考虑到万用表的抗干扰能力,这涉及到万用表对外部干扰的抑制能力。外部干扰可分为串模干扰和共模干扰。通常用串模干扰抑制比(SMR)和共模干扰抑制比(CMR)来表示万用表对干扰的抑制能力。下面就是二者计算的数学公式:

其中,dB是抑制比的单位,Usmp表示串模干扰电压峰值, 表示串模干扰Usm所引起的测量误差;Ucmp表示共模干扰电压峰值, 表示的是与共模干扰电压峰值等效的串模干扰峰值。SMR的值一般在20~60dB。数字万用表保护端(G)主要用来克服共模干扰,应当接被测信号的低端。

了解万用表的安全设计标准,并根据实际测量环境的要求选用合适标准的万用表是避免安全隐患发生的根本措施。同时,在万用表的使用中更应该严格按照说明书规范操作,避免不必要的危险和损坏,使我们在安全的保护下完成我们的测试工作。


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