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安全仪表使用

安全有效地使用电表可能是电子技术人员可以掌握的最有价值的技能,无论是为了他们自己的人身安全还是为了他们的行业熟练程度。一开始使用电表可能会令人生畏,因为知道您将其连接到可能存在危及生命的电压和电流水平的带电电路。

这种担忧并非没有根据,使用仪表时始终最好谨慎行事。粗心大意是导致经验丰富的技术人员发生电气事故的原因。

万用表

最常见的电气测试设备是一种称为万用表的仪表 .万用表之所以如此命名,是因为它们能够测量多个变量:电压、电流、电阻,以及许多其他变量,其中一些变量由于其复杂性无法在此解释。

在训练有素的技术人员手中,万用表既是一种高效的工作工具,也是一种安全装置。然而,在无知和/或粗心的人手中,万用表在连接到“带电”电路时可能会成为危险源。

有许多不同品牌的万用表,每个制造商生产的多种型号具有不同的功能集。下图中显示的万用表是“通用”设计,并非特定于任何制造商,但足以教授基本使用原理:

您会注意到该仪表的显示为“数字”类型:以类似于数字时钟的方式使用四位数字显示数值。旋转选择器开关(现在设置在 Off 位置)有五个不同的测量位置可以设置:两个“V”设置,两个“A”设置,一个设置在中间,上面有一个有趣的“马蹄形”符号代表“阻力”。

“马蹄形”符号是希腊字母“欧米茄”(Ω),是欧姆电单位的常用符号。

在两个“V”设置和两个“A”设置中,您会注意到每一对都分为独特的标记,带有一对水平线(一条实线,一条虚线)或一条虚线,上面有一条弯曲的曲线。平行线代表“DC”,而弯曲的曲线代表“AC”。 “V”当然代表“电压”,而“A”代表“安培数”(电流)。

该仪表在内部使用不同的技术来测量 DC 和测量 AC,因此它需要用户选择要测量的电压 (V) 或电流 (A) 类型。尽管我们没有详细讨论交流电 (AC),但要牢记仪表设置中的这种区别。

万用表插座

万用表表面有三个不同的插座,我们可以将测试线插入其中 .表笔无非就是特制的电线,用于将仪表连接到被测电路上。

电线涂有颜色编码(黑色或红色)的柔性绝缘材料,以防止用户的手接触到裸露的导体,并且探针的尖端是锋利的、坚硬的电线:

黑色测试线总是 插入万用表上的黑色插座:标有“COM”代表“通用”的那个。红色表笔插入标有电压和电阻的红色插座或标有电流的红色插座,具体取决于您打算使用万用表测量的数量。

要了解其工作原理,让我们看几个显示正在使用的仪表的示例。首先,我们将设置仪表以测量电池的直流电压:

请注意,将两根测试线插入仪表上相应的电压插座,并且选择开关已设置为直流“V”。现在,我们将看一个使用万用表测量家用电源插座(墙上插座)的交流电压的示例:

仪表设置的唯一区别是选择开关的位置:它现在转到 AC“V”。由于我们仍在测量电压,因此测试线将保持插入相同的插座中。

在这两个例子中,它是势在必行的 当探针尖端都与电路上各自的点接触时,不要让它们相互接触。如果发生这种情况,将形成短路,如果电压源能够提供足够的电流,则会产生火花甚至可能是火球!下图说明了潜在的危险:

这只是仪表使用不当可能成为危险源的方式之一。

电压测量可能是万用表最常用的功能。这当然是出于安全目的(锁定/挂牌程序的一部分)进行的主要测量,仪表操作员应该很好地理解。

由于电压始终是两点之间的相对电压,因此仪表必须 牢固地连接到电路中的两个点,然后才能提供可靠的测量。这通常意味着在测量时,两个探头必须由用户的手抓住,并靠在电压源或电路的正确接触点上。

因为手到手的电击电流路径是最危险的,因此以这种方式将仪表探头放在高压电路中的两点上始终是电位 冒险。如果探头上的保护绝缘层磨损或破裂,则在测试过程中,用户的手指可能会接触到探头导体,从而导致严重的电击。如果可以只用一只手抓住探针,那是一个更安全的选择。

有时可以将一个探头尖端“锁定”到电路测试点上,这样它就可以松开而另一个探头固定到位,只用一只手。可以连接特殊的探头尖端配件,例如弹簧夹,以帮助实现这一点。

请记住,仪表测试导线是整个设备包的一部分,应该像对待仪表本身一样小心和尊重地对待它们。如果您的测试引线需要特殊附件,例如弹簧夹或其他特殊探针,请查阅仪表制造商或其他测试设备制造商的产品目录。

不要 尝试发挥创意并制作自己的测试探针,因为下次在带电电路上使用它们时,您可能最终将自己置于危险之中。

此外,必须记住,数字万用表通常可以很好地区分 AC 和 DC 测量值,因为它们在检查电压或电流时设置为一种或另一种。

正如我们之前看到的,交流和直流电压和电流都是致命的,所以当使用万用表作为安全检查设备时,您应该始终检查交流和直流的存在,即使您不希望同时找到!此外,在检查是否存在危险电压时,您应该确保检查all 成对的问题。

例如,假设您打开一个电气接线柜,发现三个大导体为负载提供交流电源。为这些电线供电的断路器(据说)已被关闭、锁定和标记。您通过按 Start 再次检查没有电源 按钮的负载。什么也没发生,所以现在您进入安全检查的第三阶段:电压表测试。

首先,您在已知电压源上检查电表,看它是否正常工作。任何附近的电源插座都应为测试提供方便的交流电压源。您这样做并发现仪表显示它应有的指示。接下来,您需要检查机柜中这三根电线之间的电压。但是电压是在两个之间测量的 积分,那么你在哪里检查?

答案是检查这三点的所有组合。如您所见,图中的点标记为“A”、“B”和“C”,因此您需要拿起万用表(设置为电压表模式)并检查点 A 和 B、B 和C、A&C。

如果您发现这些对中的任何一对之间有电压,则电路不处于零能量状态。可是等等!请记住,万用表在交流电压模式下不会记录直流电压,反之亦然,因此您需要在每种模式中检查这三对点 总共六次电压检查才能完成!

但是,即使进行了所有检查,我们仍然没有涵盖所有可能性。请记住,在电源系统中,单根电线和地之间可能会出现危险电压(在这种情况下,机柜的金属框架将是一个很好的接地参考点)。

所以,为了绝对安全,我们不仅要检查 A&B、B&C 和 A&C(在 AC 和 DC 模式下),还必须检查 A&地、B&地之间,和 C &接地(在交流和直流模式下)!对于这个看似简单的只有三根电线的场景,总共需要进行十二次电压检查。然后,当然,在我们完成所有这些检查后,我们需要拿起我们的万用表并针对已知电压源(例如电源插座)重新测试它,以确保它仍然处于良好的工作状态。

使用万用表检查电阻

使用万用表检查电阻是一项简单得多的任务。测试导线将保持插入与电压检查相同的插座中,但需要转动选择器开关,直到它指向“马蹄形”电阻符号。将探针穿过要测量电阻的设备,仪表应正确显示以欧姆为单位的电阻:

测量电阻时要记住的一件非常重要的事情是,它只能在 断电 组件!当仪表处于“电阻”模式时,它使用一个小型内部电池产生通过被测元件的微小电流。

通过感测使该电流通过组件的难度,可以确定并显示该组件的电阻。如果在仪表-引线-元件-引线-仪表回路中有一个额外的电压源来帮助或对抗仪表产生的电阻测量电流,则会导致读数错误。在更坏的情况下,仪表甚至可能被外部电压损坏。

万用表的“电阻”模式

万用表的“电阻”模式在确定导线连续性以及精确测量电阻方面非常有用。当探头尖端之间有良好、牢固的连接(通过将它们接触在一起模拟)时,仪表显示几乎为零 Ω。如果测试线中没有电阻,则读数将完全为零:

如果引线没有相互接触或接触到断线的两端,仪表将显示无穷大电阻(通常通过显示虚线或缩写“O.L.”代表“开环”):

用万用表测量电流

迄今为止,万用表最危险和最复杂的应用是测量电流。原因很简单:为了让电表测量电流,必须强迫被测电流通过 仪表。

这意味着仪表必须成为电路电流路径的一部分,而不是像测量电压时那样只连接到某处的一侧。为了使电表成为电路电流通路的一部分,必须将原电路“断”,电表跨开断路的两点连接。为此设置仪表,选择开关必须指向交流或直流“A”,红色测试线必须插入标有“A”的红色插座。

下图显示了一个准备好测量电流的电表和一个要测试的电路:

现在,电路已断开,准备连接仪表:

下一步是通过将两个探头尖端连接到电路的断端,将黑色探头连接到 9 伏电池的负极 (-) 端子,将红色探头连接到通向灯的松散线端:

这个例子展示了一个非常安全的电路。 9 伏电压几乎不会构成电击危险,因此无需担心断开此电路(徒手,不少于!)并将仪表与电流串联连接。然而,对于更高功率的电路,这确实可能是一项危险的尝试。

即使电路电压低,正常电流也可能足够高,以至于在建立最后一个仪表探头连接时会产生有害火花。

在电流测量(“安培表”)模式下使用万用表的另一个潜在危险是,在用它测量电压之前无法正确地将其恢复为电压测量配置。其原因特定于电流表的设计和操作。通过将仪表直接放在电流路径上来测量电路电流时,最好让仪表对电流提供很小的阻力或不提供阻力。

否则,附加电阻将改变电路的运行。因此,当红色探头插入红色“A”(电流测量)插座时,万用表的测试探头尖端之间的电阻实际上为零欧姆。在电压测量模式下(红色引线插入红色“V”插座),测试探针尖端之间有许多兆欧的电阻,因为电压表被设计为具有接近无穷大的电阻(因此它们不要 从被测电路中吸取任何可观的电流)。

将万用表从电流测量模式切换到电压测量模式时,很容易将选择开关从“A”位置旋转到“V”位置,而忘记将红色表笔插头的位置相应地从“A”切换到“ Ⅴ”。结果——如果随后将电表连接到一个大电压源上——将导致电表短路!

为了防止这种情况发生,大多数万用表都有警告功能,如果有导线插入“A”插座并且选择器开关设置为“V”,它们就会发出蜂鸣声。尽管这些功能很方便,但在使用万用表时,它们仍然无法替代清晰的思维和谨慎的态度。

所有优质万用表都包含保险丝,这些保险丝设计为在电流过大时“熔断”,例如上图所示的情况。与所有过流保护装置一样,这些保险丝主要用于保护设备 (在这种情况下,仪表本身)免受过度损坏,仅次要保护用户免受伤害。

万用表可以通过将选择器开关设置到电阻位置并在两个红色插座之间建立连接来检查自身的电流保险丝,如下所示:

一个好的保险丝将表明电阻很小,而熔断的保险丝将始终显示“O.L.” (或万用表型号用来指示无连续性的任何指示)。一个好的保险丝实际显示的欧姆数无关紧要,只要它是一个任意低的数字。

既然我们已经了解了如何使用万用表测量电压、电阻和电流,那么还有什么需要了解的呢?很多!随着您对使用它的技能和熟悉程度的提高,这种多功能测试仪器的价值和功能将变得更加明显。

使用诸如此类的复杂仪器进行常规练习是无可替代的,因此请随时在安全的电池供电电路上进行实验。

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