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示波器可以直接测量220V市电吗?

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发表于 2020-2-20 15:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
用示波器测量220V市电最容易发生的问题:
1、测量时跳闸;
2、人不小心触电;
3、测量时把示波器烧了
今天我们就来讲一讲为什么会发生这些问题并如何避免。

220V市电与示波器的供电关系:
220V市电通常与我们直接相关的有三根线:火线、零线、地线。
火线(L):也称相线,由发电站或变电站提供,对地电压220V,人体接触会有触电危险;
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,因此在居民楼用户端电位不一定为零,可能带弱电,这就是为什么我们触碰零线也会有触电感觉的原因;
地线(E):在居民楼用户端连接大地的线,可靠的地线与我们脚下的大地等电位,绝对安全。

为什么示波器测量220V市电很容易出问题?问题的根源就在示波器的220V供电上,如下图所示:
1.jpg
我们来了解一下示波器的供电方式。示波器器的供电,不外乎以下几种:
1、220V直接供电: 最普遍的供电方式,优点是成本低;其供电回路与220V市电的接线关系如下:
2.jpg
2、电池供电: 成本较高,但是可以实现移动测量与浮地测量;
3、电源适配器供电: 成本较高,一般是配合电池供电而设计,其供电回路与220V市电的接线关系如下:
3.jpg

测量量程确认
在进行市电测量时,应确认探头和示波器的电压量程是否满足测量需求。
如麦科信STO1104C智能示波器, 标配探头是×10档位且最大安全工作电压是600V pk;示波器垂直档位最大为10V/格,垂直方向上有10格,即最大电压测量范围为100V峰峰值,配合探头×10档,测量最大电压峰峰值为1000V,因此从量程上考虑是满足测量220V市电的。
如麦科信STO1104C智能示波器,示波器垂直档位最大为10V/格,垂直方向上有10格,即最大电压测量范围为100V峰峰值,市电的峰峰值在620V左右,因此从单从量程上考虑,配合衰减比为×10档以上并满足最大安全工作电压的探头,即可测量市电。
4.jpg
示波器垂直方向代表电压值

错误的测量方法
普通的示波器没有隔离,外壳金属端与探头的负端(地)均与地线相连,如图所示,当用示波器直接对零线和火线测量时,就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。因此,示波器是不能直接测量市电的。
5.jpg
错误的测量方法

不推荐的测量方法:
浮地测量具有一定的危险性,如若操作不当可能引发触电事故。同时,这是一种既不安全又不准确的方法,因为浮地后示波器与大地的寄生电容会使信号发生振铃现象,导致信号失真。
通过将示波器的电源地线人为断开(用两芯电源插排供电或者用示波器电池供电)或使用隔离变压器的方法对示波器供电,达到断开测量回环的目的,实现“浮地”测量。
6.jpg
浮地测量法(不推荐)

浮地测量时,示波器外壳金属端和探头接地端带有同等电平。当测量市电时,外壳可能带有220V的电压,人体一旦接触到示波器外壳,电流会经过人体流入大地,非常危险!

推荐的测量方法:
对普通示波器基于安全角度考虑,使用高压差分探头对市电测量是绝对安全的。
7.jpg
高压差分探头测量

差分探头是利用差分放大原理设计出来,可将任意间的两点浮接信号,转换成对地的信号的示波器探头。使用高压差分探头是最佳的推荐方式,安全方便。

最后
示波器是一种用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器,凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。因此,学会如何正确和安全地使用示波器至关重要。尤其在测量一些高压信号时,必须弄清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。



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发表于 2020-2-21 08:26 | 显示全部楼层
学习 ~
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 楼主| 发表于 2020-3-23 17:49 | 显示全部楼层

视频版示波器安全测量220V市电的方法:https://www.bilibili.com/video/av79106520?p=11
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发表于 2020-3-25 10:14 | 显示全部楼层
平板示波器,看起来高达上。
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发表于 2020-3-29 00:25 | 显示全部楼层
示波器最简单的测量市电方法是用两路探头分别测量零火线的波形然后再做减法运算
首要条件:
1、示波器至少要两路或以上输入(废话)
2、示波器量程要足够
3、示波器要有计算功能(现在的数字示波器通常都有)
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 楼主| 发表于 2020-3-30 16:21 | 显示全部楼层
bg3kph 发表于 2020-3-29 00:25
示波器最简单的测量市电方法是用两路探头分别测量零火线的波形然后再做减法运算
首要条件:
1、示波器至少 ...

是的,在没有差分探头的条件下,这种方法算是最安全最好的了
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