阻抗基本知識(shí)
今天銷售的大多數(shù)用于測(cè)試工業(yè)、電氣和電子系統(tǒng)的數(shù)字式萬用表,都具有大于 1 兆歐的高阻抗輸入電路。這意味著當(dāng)把數(shù)字式萬用表置于電路中進(jìn)行測(cè)量時(shí),它對(duì)電路性能產(chǎn)生的影響極小。這是針對(duì)大多數(shù)電壓測(cè)量應(yīng)用所需要的效果,對(duì)于靈敏的電子或控制電路尤其重要。

模擬式萬用表以及螺線管測(cè)試儀等老式故障排查工具一般具有 10 千歐或更小的低阻抗輸入電路。雖然這些工具不會(huì)被虛假電壓所欺騙,但它們只能被用于測(cè)試電源電路或低阻抗不會(huì)影響或改變電路性能的其它電路。

最佳利用兩種功能通過使用雙阻抗測(cè)量?jī)x表,技術(shù)人員可以安全地對(duì)靈敏電子或控制電路以及可能含有虛假電壓的電路進(jìn)行故障排查,并能夠更加可靠地判斷電路上是否存在電壓。在 Fluke 11X 系列數(shù)字式萬用表上,儀表的 Vac 和 Vdc 開關(guān)位置一般都在高阻抗位置。使用這些開關(guān)位置可進(jìn)行大多數(shù)故障排查工作,特別是針對(duì)靈敏的電子負(fù)載。

福祿克儀表(如 Fluke 117)的低阻抗功能稱為”Auto-V/LoZ”。

Auto-V 代表自動(dòng)電壓測(cè)量。這種功能會(huì)自動(dòng)判斷被測(cè)量信號(hào)是交流電壓還是直流電壓,選擇正確的功能和量程,并顯示正確信息。

LoZ 代表低阻抗 (Z)。這種功能可提供一個(gè)到被測(cè)試電路的低阻抗輸入。這樣就會(huì)降低由虛假電壓引起的錯(cuò)誤讀數(shù)的可能性,并在進(jìn)行測(cè)試以判斷是否存在電壓時(shí)提高準(zhǔn)確度。當(dāng)懷疑讀數(shù)有問題(可能存在虛假電壓)或當(dāng)針對(duì)是否存在電壓進(jìn)行測(cè)試時(shí),請(qǐng)使用數(shù)字式萬用表上的 Auto-V/LoZ 開關(guān)位置。

什么是虛假電壓?它們?cè)谀睦锍霈F(xiàn)?

虛假電壓來自相互距離很近的通電電路和未通電導(dǎo)線(例如在同一個(gè)導(dǎo)線管或走線槽中)。這種情況可形成一個(gè)電容器,會(huì)在通電導(dǎo)線和相鄰的未使用導(dǎo)線之間產(chǎn)生電容耦合。

在將萬用表導(dǎo)線置于敞開電路和中性導(dǎo)體之間時(shí),就會(huì)通過萬用表的輸入有效地形成一個(gè)完整電路。所連接的熱導(dǎo)體和浮置導(dǎo)體之間的電容與萬用表輸入阻抗相結(jié)合而形成一個(gè)分壓器。萬用表隨后測(cè)量并顯示所得的電壓值。 今天的大多數(shù)數(shù)字式萬用表都具有可以顯示出這種容性耦合電壓(從而給出導(dǎo)體帶電的虛假印象)的足夠高輸入阻抗。萬用表實(shí)際所測(cè)量的是耦合到斷開導(dǎo)體中的電壓。但有時(shí),這些電壓可以達(dá)到硬接線摂電壓的 8085%。如果沒有將它們作為虛假電壓識(shí)別出來,就會(huì)在對(duì)電路問題進(jìn)行故障排查時(shí)耗費(fèi)額外的時(shí)間、精力和資金

最常遇到虛假電壓的位置是配電盤中燒斷的熔斷器,現(xiàn)有導(dǎo)線管中未使用的電纜或?qū)Ь€,1 V 分支電路中或使用 1 V 控制電路來控制組裝線或輸送功能的卡盒中斷開的地線或中線。一定大小的虛假電壓可從燒斷熔斷器的帶電側(cè)耦合到敞開側(cè)。在建造設(shè)施或建筑物并進(jìn)行電氣接線時(shí),電工人員常常會(huì)在導(dǎo)線管中穿過額外導(dǎo)線以備將來使用。這些導(dǎo)線通常在使用之前保持不連接狀態(tài),但會(huì)發(fā)生容性耦合。對(duì)于控制電路來說,電路的位置通常臨近未使用的控制線路,因而產(chǎn)生一個(gè)虛假電壓。

電壓存在或不存在測(cè)試

過去,多數(shù)電工和工廠維護(hù)人員都使用某種形式的螺線管測(cè)試儀來確定電路是否帶電。由于螺線管測(cè)試儀具有低阻抗電路,因此它們不會(huì)被虛假電壓欺騙。

這些測(cè)試儀過去一直進(jìn)行著這項(xiàng)工作,但它們很少會(huì)滿足現(xiàn)行 IEC 61010 安全標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行的北美管理要求。它們不應(yīng)被用于在高能量三相配電盤中進(jìn)行故障排查,或者用于對(duì)電路是否帶電進(jìn)行測(cè)試。

對(duì)于雙阻抗式儀表,選擇 Auto-V/LoZ 功能。該功能具有 3 千兆歐的低輸入阻抗。當(dāng)導(dǎo)線被放置在含有虛假電壓的一個(gè)敞開電路中時(shí),低輸入阻抗會(huì)使虛假電壓消失,萬用表將顯示一個(gè)接近于零的讀數(shù),表示不存在電壓。

但是,當(dāng)測(cè)試導(dǎo)線被放置在一個(gè)帶電電路上時(shí),萬用表的輸入會(huì)檢測(cè)到存在“硬接線”電壓,隨后顯示實(shí)際存在的實(shí)際電壓。



這是一個(gè)虛假電壓如何產(chǎn)生以及它們?cè)诤翁幙蓪?duì)測(cè)量造成混亂的例子。


非接觸式電壓檢測(cè)

有些數(shù)字式萬用表配有內(nèi)置非接觸電壓檢測(cè)器。例如 Fluke 117 包含 VoltAlert 功能,位于 LED 顯示顯示屏的上方,可檢測(cè)電壓的存在,發(fā)出聲音信號(hào),并激活位于 LCD 顯示屏上部中心位置的一個(gè)紅色 LED 指示燈。
具有 2 個(gè)靈敏度設(shè)置,用于交流電壓檢測(cè)。“Lo”設(shè)置可在嵌入式安裝墻壁插座、插座板、嵌入式安裝工業(yè)插座和各種電源線上使用。“Hi”選擇性設(shè)置可用于在實(shí)際交流電壓凹入連接器內(nèi)部的其他形式的凹入式電源連接器或插座上檢測(cè)交流電壓。VoltAlert? 檢測(cè)器用于測(cè)量裸導(dǎo)線,在“Hi”設(shè)置中可測(cè)量低至 4 V 的電壓。
通過這一功能,技術(shù)人員可快速判斷出面板、機(jī)柜或機(jī)器是否正常接地。如果檢測(cè)到交流電壓,故障排查人員就應(yīng)在開始工作前,使用 Auto-V/LoZ 功能來判斷所檢測(cè)到的電壓是虛假電壓還是真實(shí)電壓。




在進(jìn)行接觸式電壓測(cè)量前使用非接接觸式電壓檢測(cè)器功能提高了測(cè)量的安全性。



總結(jié)

鑒于在今天的多數(shù)設(shè)施中進(jìn)行測(cè)量和測(cè)試的要求復(fù)雜而多樣,因此具有雙阻抗輸入的儀表為故障排查人員和技術(shù)人員提供了更大的靈活性,可滿足從基本電壓測(cè)試一直到對(duì)靈敏電子電路進(jìn)行故障排查的應(yīng)用或測(cè)量需要。另外,該電壓檢測(cè)器還有助于提高效率,并在開始在機(jī)柜或其他可能存在電壓的位置開始工作前,提供一種附加安全檢查。