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示波器怎样正确测量市电?

2022-01-07 09:25:48

   在使用示波器的过程中总会出现各种各样的问题,但近期大家经常提起的几个问题却是测试中的重要点,分别如下:

1、示波器测量市电为什么老是出现跳闸情况?

2、测市电时为什么会把示波器烧了?

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?

   对于以上的三个问题大家是不是都存在些许的疑问,面对这些问题又该怎样解决?今天我们精简的介绍一下如何正确使用示波器安全进行测量市电。首先在测量前需要了解市电的供电线路及原理,这样有利于大家进行安全用电,安全测量。下面有详细的配图介绍,方便大家理解。

一、火线、零线、地线各代表着什么?

   我国现今的市电(居民用电)规格为交流220V@50Hz,供电线路由火线、零线和地线组成,三者之间的关系下图1所示。

1、火线(L):也被称之为相线,由发电站或变电站提供,电压220V,人体接触会发生危险;

2、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,所以在居民楼用户端电位不一定为零,可能带弱电,对比于火线较为安全;

3、地线(E):零电势参考点,在居民楼用户端接大地,零电压安全。


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【图1 火线、零线和地线的关系】


二、测量量程确认

   进行市电测量时,需要确认探头和示波器的电压量程是否达到测量需求。

   例如广州致远电子的ZDS2022示波器,标配的探头在×10档位下具备CAT II 300Vrms安全等级;垂直档位大为10V/格,垂直方向有8格,即大电压测量范围为80V峰峰值,配合探头×10档,测量大电压峰峰值为800V,可以测量220V市电。

   因此为了能够达到测量范围,应使用探头×10档位,并且垂直档位打到10V/div。

三、错误的测量方法:

   一般的示波器没有隔离,外壳金属端与探头的负端(地)均与地线相连,如下图2所示,在使用示波器直接对零线和火线测量时,则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。由此可以得出,示波器是不可以直接测量市电的。


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【图2 错误的测量方法】


四、不推荐的测量方法:

   在此介绍的方法具有一定的危险性,如果操作不当将有可能导致触电事故的发生,故此禁止使用。

1、浮地测量

   详情如下图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进行供电,达到断开测量回环的目的,实现“浮地”测量。


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【图3 浮地测量法】


2、浮地测量存在的安全隐患

   在进行浮地测量时,示波器外壳金属端和探头接地端具备同等电平。当测量市电时,外壳可能带有220V的电压,人体如果接触到示波器外壳,电流将经过人体流入大地,此方法十分危险!


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【图4 浮地测量安全隐患】


五、推荐的测量方法:

   面对普通示波器基于安全角度考虑,采用“A-B”法和高压差分探头对市电测量会更加安全的,下面将会对其进行详细的介绍。

1、“A-B”伪差分测量

   使用普通无源探头应用“A-B”法对市电进行测量时,需要将其两通道探头的负端(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(例如下图5左所示),则两通道的测量差值即为市电波形。


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【图5 推荐的测量方法】


2、高压差分探头测量

   采用高压差分探头进行测量市电,火线和零线测试点不论正反接都不影响,探头内部使用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,测量方式例如下图5右所示。

高压差分探头是佳的测量方式,安全方便,但价格会较为昂贵。

六、小总结:

   在使用仪器进行测量前,我们应该正确的了解其用法再安全的进行使用。特别是测量一些高压信号时,一定要清楚的知道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。如有疑问在线咨询,或致电我们的客服!