W jaki sposób multimetr chroni się przed wysokimi napięciami?

13

Użyłem taniego multimetru do pomiaru napięć w prostych obwodach prądu stałego, ale widziałem ich zdjęcia podłączone bezpośrednio do sieci i używane do pomiaru różnych domowych generatorów.

Dlaczego wyższe napięcie nie usmaży multimetru, a także teoretycznie można bezpiecznie używać małego taniego multimetru do pomiaru bardzo wysokich napięć? Czy to nie ma znaczenia, jeśli wybierzesz nieprawidłowe ustawienie na pokrętle?

Nie zamierzam go podłączać ani nie polecam nikomu, kto nie wie, co to robi, po prostu zastanawiam się, jak to działa.

jhabbott
źródło

Odpowiedzi:

7

OSTRZEŻENIE : Należy pamiętać, że niektóre tanie mierniki nie nadają się do użytku z siecią 230 V AC. Niektóre mierniki mogą mieć zakresy napięcia przemiennego zdolne do koncepcyjnego pomiaru do wartości znacznie przewyższającej napięcie sieciowe prądu zmiennego, ALE mają wewnętrzny komponent nie certyfikowany, odpowiedni lub bezpieczny np. Przy 230 VAC. Korzystanie z takich mierników do mierzenia takich napięć przypomina bezpieczniejszą niż zwykle grę „Rosyjska ruletka”, która wciąż może zakończyć się śmiercią.

_________________

Mogą wystąpić awarie rozpraszania mocy w komponentach lub awarii napięcia, nawet jeśli rozpraszanie mocy mieści się w granicach. Zakresy napięcia są zwykle mniej obciążone niż większość innych zakresów, gdy są przereklamowane.

Mierniki z automatycznym zasięgiem rozpoczynają się od najwyższego zakresu i pracują do momentu, aż odczyt stanie się pewnym procentem pełnej skali w tym zakresie. Przełączanie może odbywać się np. Przez tranzystory MOSFET używane do zwarcia rezystorów w dzielnikach lub do wybrania napięć z odpowiednich punktów poboru.

W tanich licznikach ochrona jest ograniczona.
Prąd o wartości znacznie przekraczającej 200 mA w niskich zakresach prądu zwykle powoduje uszkodzenie wewnętrznego bezpiecznika.
Zbyt wysoki prąd w zakresie wysokich amperów (10 A, 20 A spowoduje przepalenie bocznika lub bezpiecznika, jeśli jest zainstalowany).
Wysokie napięcie na niższych napięciach AC lub DC lub na zakresach prądów czasami zniszczy miernik (Zapytaj mnie, skąd to wiem :-) ).

Wszystko, co powiedziano: przekroczone odległości wejściowe niekoniecznie będą obciążać inne niż obwody wejściowe. Wyższe niż minimum niezbędne moc rezystora wejściowego może chronić krótkoterminowo. Diody Zenera lub inne cęgi mogą zatrzymać dostanie się wysokiego napięcia do obwodu.
Bardzo zapaleni producenci mogą zapewnić przełączniki elektroniczne. Mogą to być proste MOSFET-y wysokiego napięcia połączone szeregowo z wejściem), które można wyłączyć w razie potrzeby. Spowoduje to dodanie błędu z powodu spadku napięcia, ale można to kontrolować i projektować.

Tak więc np. Do wejścia prądowego przyłożony jest stan przepięcia, rezystor wejściowy zaczyna rozpraszać nadmierną moc, wewnętrzny koniec rezystora jest zaciśnięty przez zenera lub TVS (tłumik napięcia przejściowego) i uruchamiany jest szybki przełącznik MOSFET w celu odłączenia przeciążenia . Wyższy niż konieczny współczynnik rozproszenia mocy obwodu wejściowego zapewnił wystarczającą ilość czasu na zadziałanie zabezpieczenia.


Przykład ze świata rzeczywistego:

Niniejsza nota aplikacyjna Intersil -
AN046 Budowanie DVM zasilanego bateryjnie za pomocą ICL7106 zawiera konkretne przykłady projektowania sprzętu do automatycznej zmiany zakresu oraz sposobu rozwiązywania problemów z tym związanych.

Oto, jak przód wygląda koncepcyjnie:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

i oto jak kończy się w praktyce

wprowadź opis zdjęcia tutaj

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

Russell McMahon
źródło
1
Zbyt wysoki prąd w zakresie wysokich wzmacniaczy podpali tani multimetr. Amperomierz dla tych zakresów wynosi około 5 cm grubego drutu miedzianego między dwoma zaciskami, przy napięciu mierzonym między zaciskami (spadek napięcia od rezystancji grubego drutu miedzianego), nieużywany.
SF.
Nie potrzebujesz wiele, aby zniszczyć tani multimetr. Akumulator samochodowy przy użyciu niewłaściwego ustawienia na glukometrze powinien załatwić sprawę.
Maszt
@SF. Po co strzelać? Czy to nie tylko stopił przewodnik?
neverMind9,
1
@ neverMind9: Temperatura topnienia przewodnika jest znacznie wyższa niż temperatura zapłonu plastikowej obudowy, a miedź jest wystarczająco gruba, aby oddać wystarczająco dużo ciepła, aby zapalić obudowę, zanim się stopi.
SF.
7

Prosta odpowiedź to dobre multimetry mają dobre zabezpieczenia. Gdy źródło pomiarowe wykracza poza możliwości licznika, miernik wyświetli komunikat o przekroczeniu zakresu.

Istnieją cztery główne kategorie multimetrów. Oni są

  • Kategoria I : stosowana, gdy sprzęt nie jest bezpośrednio podłączony do sieci (CAT I)
  • Kategoria II : stosowana w końcowych obwodach jednofazowych sieci (CAT II)
  • Kategoria III : stosowana na stałe zainstalowane obciążenia, takie jak panele rozdzielcze, silniki i gniazda urządzeń 3-fazowych (CAT III)
  • Kategoria IV : stosowana w miejscach, w których poziomy prądu zwarciowego mogą być bardzo wysokie, takich jak wejścia serwisowe, panele główne, mierniki zasilania i pierwotne urządzenia zabezpieczające przed przepięciem (CAT IV)

Użytkownik ponosi odpowiedzialność za właściwy multimetr do odpowiedniego zadania. Poniżej znajduje się multimetr Fluke 87 III. W prawym dolnym rogu znajduje się CAT III

Fluke 87 III

Poniżej znajduje się miernik, który jest w klasyfikacji el-cheapo i nie ma widocznego powiadomienia o klasyfikacji kategorii multimetrów. Jest to sytuacja, w której użytkownik jest bardzo ważny .

Licznik rzemieślnika

Oba typy multimetrów odgrywają ważną rolę w dziedzinie inżynierii.

Podstawowa ochrona

Najbardziej podstawową formą ochrony jest bezpiecznik. W zależności od ceny i produkcji ochrona ta może się różnić. Wysokiej jakości multimetr może używać bezpiecznika o wysokiej wytrzymałości na zerwanie (HRC), podczas gdy jako miernik niskiej jakości użyłby bezpiecznika szklanego.

Wysoka wytrzymałość na pękanie (HRC)

Bezpiecznik HRC

Kliknij na obrazek, aby zobaczyć większą wersję.

Bezpiecznik szklany

Bezpiecznik szklany

Zaawansowana ochrona

Poza podstawowym obwodem ochronnym istnieje wiele etapów innych obwodów ochronnych składających się z diody, rezystorów drutowych, diod Zenera, MOV (warystorów tlenków metali) i termistorów (PTC - dodatni współczynnik temperaturowy). Konfiguracja tych elementów zależy od produkcji, kategorii multimetrów, ceny i innych czynników. Ten link wyjaśnia kilka zaawansowanych obwodów multimetru Fluke 27.

Multimetry El-cheapo nie mają dobrej ochrony, dlatego są podatne na uszkodzenia.

Odniesienie:

Mahendra Gunawardena
źródło
1
Tak, proszę dodać więcej faktów - na przykład, jak zmienia się rezystancja, aby dopasować się do napięcia, nie dopuszczając dużego prądu? Co służy ochronie przed przepięciem? itp. Chciałbym zobaczyć, jak to działa, a nie po prostu „tak <magic> sprawia, że ​​wszystko jest w porządku” :)
jhabbott
Należy pamiętać, że miernik CAT II nie jest bezpieczny do stosowania w pomiarach sieci pomimo sformułowań podanych w tabeli. Takie mierniki mogą nie chronić przed skokami napięcia / skokami napięcia / ... które MOGĄ spowodować awarię miernika, aw najgorszym przypadku mogą doprowadzić do śmierci użytkownika - i tak się stało.
Russell McMahon