Как мультиметр защищает себя от высоких напряжений?

13

Я использовал дешевый мультиметр для измерения напряжений в простых цепях постоянного тока, но я видел их изображения, подключенные прямо к сети и используемые для измерения различных генераторов собственного производства.

Почему более высокое напряжение не приводит к перегреву мультиметра, а также теоретически можно безопасно использовать небольшой дешевый мультиметр для измерения очень высоких напряжений? Если вы неправильно установили настройку, это имеет значение?

Я не планирую подключать один, и я бы не рекомендовал никому, кто не знает, что они делают, сделать это, мне просто интересно, как это работает.

jhabbott
источник

Ответы:

7

ВНИМАНИЕ : Обратите внимание, что некоторые дешевые счетчики не подходят для использования с сетью переменного тока 230 В переменного тока. Некоторые счетчики могут иметь диапазоны переменного напряжения, которые могут концептуально измерить намного выше сетевого напряжения НО, но внутренние компоненты не сертифицированы, пригодны или безопасны, например, при 230 В переменного тока. Использование таких измерителей для измерения таких напряжений сродни более безопасной, чем обычно, игре «Русская рулетка», которая все еще может закончиться смертью.

_________________

Сбои могут произойти из-за рассеивания мощности в компонентах или падения напряжения, даже если рассеивание мощности находится в пределах допустимых значений. Диапазоны напряжения обычно меньше напряжений, чем большинство других диапазонов при переоценке.

Измерители с автодиапазоном начинаются с самого высокого диапазона и работают до тех пор, пока показания не станут определенным процентом от полной шкалы в этом диапазоне. Переключение может осуществляться, например, с помощью полевых МОП-транзисторов, используемых либо для коротких резисторов в делителях, либо для подбора напряжения в соответствующих точках отбора.

У дешевых счетчиков защита ограничена.
Ток, намного превышающий 200 мА в диапазонах низкого тока, обычно перегорает внутренним предохранителем.
Слишком высокий ток в диапазоне высоких усилителей (10А, 20А, приведет к срабатыванию шунта или плавкого предохранителя, если он установлен).
Высокое напряжение на низковольтном переменном или постоянном напряжении или на диапазонах тока иногда разрушает счетчик (спросите меня, откуда я знаю :-) ).

Все сказанное: входы с избыточным диапазоном не обязательно будут подвержены нагрузке, кроме входной схемы. Более высокие, чем минимально необходимые значения входного резистора могут защитить кратковременно. Стабилитроны или другие зажимы могут остановить попадание высокого напряжения в схему.
Очень увлеченные производители могут предоставить электронные выключатели. Они могут быть простыми, как высоковольтный полевой МОП-транзистор, включенный последовательно со входом, который может быть отключен при необходимости. Это добавит некоторую ошибку из-за падения напряжения, но это можно контролировать и рассчитывать.

Так, например, условие перенапряжения применяется к токовому входу, входной резистор начинает рассеивать избыточную мощность, внутренний конец резистора зажимается стабилитроном или TVS (ограничителем переходного напряжения) и срабатывает быстрый переключатель MOSFET для отключения перегрузки. , Более высокий, чем необходимо, коэффициент рассеивания мощности входных цепей обеспечивает достаточное время для срабатывания защиты.


Пример из реального мира:

Это примечание по применению Intersil -
AN046 Построение автонастройки DVM с батарейным питанием с помощью ICL7106 содержит конкретные примеры конструкции автодиапазонного оборудования и способы решения соответствующих проблем.

Вот как концептуально выглядит интерфейс:

введите описание изображения здесь

и вот как это заканчивается на практике

введите описание изображения здесь

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

Рассел МакМахон
источник
1
Слишком высокий ток в диапазоне высоких усилителей подожжет дешевый мультиметр. Амперметр для этих диапазонов составляет около 5 см толстого медного провода между двумя клеммами, при этом измеренное напряжение между клеммами (падение напряжения от сопротивления толстого медного провода) не используется.
SF.
Вам не нужно много, чтобы уничтожить дешевый мультиметр. Автомобильный аккумулятор при неправильной настройке на счетчике должен помочь.
Мачта
@SF. Почему огонь? Разве это не заставляет проводника таять?
neverMind9
1
@ neverMind9: Температура плавления проводника намного выше, чем температура воспламенения пластикового кожуха, а медь достаточно толстая, чтобы выделять достаточно тепла для зажигания кожуха, прежде чем он расплавится.
SF.
7

Ответ прост: хорошие мультиметры имеют хорошие схемы защиты. Когда источник измерения выходит за пределы возможностей счетчика, счетчик выдаст сообщение о выходе из диапазона.

Существует четыре основных категории мультиметров. Они есть

  • Категория I : используется, когда оборудование не подключено напрямую к сети (CAT I)
  • Категория II : используется в однофазных главных цепях (CAT II)
  • Категория III : используется для постоянно установленных нагрузок, таких как распределительные щиты, двигатели и 3-фазные розетки (CAT III)
  • Категория IV : используется в местах, где уровни тока короткого замыкания могут быть очень высокими, например, на входах для обслуживания электроснабжения, главных панелях, счетчиках питания и первичном оборудовании для защиты от перенапряжения (CAT IV).

Это ответственность пользователя перед нами соответствующий мультиметр для соответствующей задачи. Ниже представлен мультиметр Fluke 87 III. В правом нижнем углу указано CAT III

Fluke 87 III

Ниже приведен мультиметр, который находится в классификации el-cheapo, и нет видимого уведомления о классификации категории мультиметров. Это ситуация, когда пользователь должен знать, это очень важно .

Метр ремесленника

Оба типа мультиметра играют важную роль в области машиностроения.

Базовая защита

Самая основная форма защиты - это предохранитель. В зависимости от ценовой категории и производства эта защита может варьироваться. Высококачественный мультиметр может использовать предохранитель с высокой разрывной прочностью (HRC), в то время как в качестве измерителя низкого качества используется стеклянный предохранитель.

Высокая разрывная способность (HRC)

Предохранитель HRC

Нажмите на изображение, чтобы увеличить версию изображения.

Стеклянный предохранитель

Стеклянный предохранитель

Предварительная защита

Помимо базовой защитной схемы имеется много ступеней других защитных схем, состоящих из диода, проволочных резисторов, стабилитронов, MOV (металлооксидных варисторов) и термисторов (PTC - положительный температурный коэффициент). Конфигурация этих компонентов зависит от производства, категории мультиметра, цены и других факторов. Эта ссылка объясняет несколько передовых схем мультиметра Fluke 27.

El-cheapo мультиметры не имеют хорошей защиты и поэтому могут быть повреждены.

Ссылка:

Махендра Гунавардена
источник
1
Да, пожалуйста, добавьте больше фактов - например, как сопротивление изменяется в соответствии с напряжением, не пропуская большой ток? Что используется для защиты от перенапряжения? и т.д. Я хотел бы видеть , как это работает , а не просто «да некоторые <магия> делает все ок» :)
jhabbott
Обратите внимание, что измеритель CAT II небезопасен для использования при измерении сети, несмотря на формулировку в прилагаемой таблице. Такие счетчики могут не защищать от скачков / скачков напряжения в сети / ... которые МОГУТ привести к выходу из строя счетчика и, в худшем случае, могут привести к смерти пользователя - и сделали это.
Рассел МакМэхон