安全不容忽視—它與你的生命息息相關，當安全成為考慮因素的時候，選擇數位電表就像選，擇摩托車的鋼盔,如果你的頭顱值 100 元,那就選擇 100 元的鋼盔就好了；但如果你認為它更有價值,那 就選擇一個更安全的鋼盔吧!駕駛摩托車的危險是 顯而易見的,那麼使用數位電表又如何呢?是不是有了足夠的耐壓,就絕對安全?並不全然。 研究此類問題的工程師常發現,那些被損壞的數 位電表常常遭受到比預計測量電壓高很多的過壓衝擊。
數位電表內保險絲的熔斷也並非由於使用不當, 而是由那些瞬間的高壓或尖峰所造成的。電壓尖峰— 一個難以避免的危險 隨著電力分配系統和負載越來越複雜,瞬間過壓的可能性大大增加了。馬達,電容,功率變壓器,變頻調速器等設備是最主要的尖峰源。室外輸電線路遭受雷擊也會引起非常危險的高能量瞬間高壓。如果你進行電力系統的測量,這種瞬間高壓常常是看不見的,但它確實存在,難以避免,其潛在的危險更大。這些情況即便在低壓測量中也會經常碰到,其所產生的瞬間電壓可達幾千伏或更高。
這時,你唯一的指望就只有數位電表自身的保護措施了。然而,數位電表的耐壓指示並不說明全部的問題,它不能全面反應數位電表在瞬間高壓打擊下的存活能力。尖峰電壓危及安全的最早證據是有軌電車,通常情況下,電車驅動電壓約 600V, 但當用耐壓 1000V 的數位電表對行駛的電車進行測量時,不到幾分鐘,數位電表就被損壞。進一步的研究表明,當電車啟動和停止時,它產生的瞬間電壓可達 10,000V, 這樣高的電壓對數位電表的輸入電路來說無疑是致命的打擊。正是由這教訓,現代數位電表輸入電路已被大大改進了。
新的安全標準要避免瞬間電壓所帶來的危害,安全必須深入數位電表的內部。換句話說, 就是數位電表內部必須有足夠的安全設計。特別是當你知道要測量高能電路的時候,到底什麼規格才是你最應關心的呢?IEC(國際電子-電工委員會)專為測試儀器定義了一套新的國際標準。以前,在很長一段時間裡傳統的工業標準是IEC348,現在這標準已被 IEC1010 取代。依據 IEC1010 標準設計的數位電表,其安全規格要比依據IEC348 的高很多。 FFLLUUKKEE 過壓保護衡量數位電表保護電路的關鍵, 並非是最大測量電壓這一規格, 同時還必須包括抵抗瞬間高壓衝擊能力,且後者更為重要。
還有,當瞬間高壓發生在高能量電 路裡時,由於電路提供更大的電 流,其所產生的危害將更為嚴重。例如某一瞬間高壓引發了電弧, 如果電流大到可以維持電弧,當 空氣燃燒並成為導體時,電弧周 圍會產生大量的離子體或發生爆炸,其引發的後果常常是災難 的。每年,由此而導致的電氣傷 害事故比為人知的電擊事故更多。過壓分類理解IEC1010 新標準最重要的一點就是過壓分類。新的標準基於危險的高能量瞬間電壓(如電擊引發的高壓),在隨電力線路傳輸過程中會逐漸衰減,這一事實把電力分配系統的安全分為四類。類別越高,所產生的瞬間高壓能量越大。因此,一個滿足三類過壓標準的數位電表和只能滿足二類標準數位電表相比,前者能夠承受更高能量瞬間高壓的衝擊。
表一:以下是過壓分類的簡單介紹:
過壓分類簡介舉例四類三相公用供電設備任何室外供電線路或設備
˙涉及到”初始連接”的設備,如電站的電力分配系統
˙電力儀表,前端過流保護設備
˙任何室外輸電線路三類三相分配電路包括單相商業照明電路
˙位置固定的設備,如多相馬達,多相閘盒
˙大型建築物內部的照明設備,線路
˙工業現場的機床,電源配電盤等 二類單相插座及其所連接的用電設備˙家用電器,便攜工具(電鋸)
˙家用插座,距離三類線路十米以上的插座或距離四類線路20 米以上的插座 一類電子儀器設備
˙有保護措施的電子設備
˙任何高壓,低能回路,如辦公室內部的影印機等
絕非只是電壓在起作用在辦公室維修辦公設備的技術人員,實際工作中遇到的瞬間高壓,可能還高於工作現場交流供電線路中的瞬間高壓。但是,在辦公室,由於是一類的環境,無論電壓多高,過壓產生的威脅也明顯要小的多;即使是產生電弧,其能量也十分有限。這並不是說在一類或二類環境下不會有威脅存在,只不過此時最主要的威脅來源於觸電,而不是瞬間高壓或電弧。 這裡有另外一個例子,在室外,頭頂上一根輸電線以一個房間接至另一個房間,雖然電壓可能只有 120V 或 240V, 但按 IEC1010 標準仍然屬於四類,為什麼呢? 因為室外輸電線路更容易受到與雷擊有關的高能過壓的威脅。
即使是室外的地下輸電線路同樣為四類過壓,雖然它沒有直接遭到雷擊,但由於電磁感應同樣會在線路中產生極大的瞬間高壓。總之,在進行過壓分類時,根本的原則是:地點,地點,還是地點… … … … . 獨立測試獨立測試對於安全的重要性當你看到UL,CSA,TUV 等符號或讀到”設計滿足於… .”這類話時,往往就會想到獨立測試的機構。當然實際的獨立測試絕非是儀器設計工程師一廂情願。你如何證明所設計的數位電表滿足三類或二類安全標準呢?可能並沒有經過獨立測試機構的測試,而是製造廠家自己驗證其產品滿足二類或三類規格。IEC 委員會僅僅是制定並建議它的標準,但並不強制執行。只有當一個產品經測試完全滿足某個獨立驗證機構的標準時,才能把諸如 UL,CSA,TUV等驗證機構的標誌標於儀器上。是否有這些標誌,在魚魷混染的儀器市場上,不是最好,但卻可能是最直接的辨別方法。CE 代表是什麼? 帶有CE 標誌的產品說明它符合了由歐洲委員會建立的,考慮到健康,環境,安全,和消費保護等因素的一些基本要求,或可稱為”指示”。有許多這樣的”指示”影響著產品的流向。例如,歐洲共同體以外的產品如不滿足某些”指示”,就不能進口到該地區銷售。同時,滿足這些”指示”還是保證滿足相關技術標準(如針對低壓產品的 IEC1010)的前提。
然而,由於生產廠商被允許進行自我測試,聲明滿足 CE 標準並把’CE’標誌標示出來,因此’CE’標誌絕不是經過獨立測試的保證。 瞬間高壓-----隱藏的危險 讓我們看一下最糟的例子,一個技術人員在沒有用任何安全措施的數位電表測量三相馬達控制電路, 以下是測量中可能發生的現象。
1.一個閃電在動力線上導致了一個瞬間過高壓,在數位電表內部輸入端引發了電弧,如果恰好此時,電路的保護措施失效或使用的不是一個CATⅢ 三類等級電表。那麼,結果是通過電表和探棒兩輸入端直接短路。
2.一個非常危險的電流一短路電流很可能在幾千分之一秒就達幾千安培。當電弧在表內部形成後,極高壓力的衝擊波會發出”碰”一聲巨響,很像槍聲或汽車回火。與此同時,操作者在探棒尖端,看見藍色的電弧,它可以從探頭尖端一直到探測點。
3.人們自然的反應是撤回探棒,以切斷電路,但是隨著技術人員的手往回抽,每個探針與電機末端的電弧會被拉長,這兩個電弧可以合併成一個電弧,這是另外一種相至相短路,這一次,短路會直接發生在電機兩個測試點。
4.電弧的溫度高達6000℃,甚至比氧炔切割火燄溫度還要高。
由於短路電流的作用,電弧會逐漸生長,周圍的空氣會被電離,隨之產生爆炸和空氣燃燒的火球。如果這名操作者幸運的話,火球會把他掀翻到一邊,儘管受傷了,但卻保住了性命。最壞的是可能他會成為火球和爆炸的犧牲品。除使用滿足較高安全標準的數位電表外,任何帶電電路上工作的人員應穿防護衣,保護眼鏡,面罩和絕緣手套。 使用恰當的高能保險絲瞬間過壓並不是唯一的危險源,使用不當而引發一系列相似後果的情況也非常普遍。
我們看一 個使用者正對一個信號迴路進行電流測量,操作過程選擇安培檔,將探棒插入 A或 mA輸入端進行測量。數位電表的輸入阻抗必須很低才不致影響測量結果,10A 電流檔的阻抗為 0.1 歐姆,相比之下,電阻檔的電阻為 10 兆歐姆。如果,不小心將探棒連接到了一個電壓源上,如此低的輸入阻抗會造成短路。對於某些電表,如 Fluke 189,當檔位旋轉到電壓檔時,電表探棒連接到電流輸入端,會有蜂鳴聲的提示用戶探棒插入錯誤。但對於一般數位電表,保險絲就是災難和安全之間的唯一屏障了。
使用製造商推薦的高能量保險絲,絕對不要用一般的保險絲替換它。這些保險絲可在很短的時間快速熔斷,以而確保儀器或你的安全。 過載保護保險絲保護過流。電壓/電阻輸入端的高輸入阻抗確保過流的情況不大可能發生,所以保險絲是不必要的。而過壓保護是必須的。它通過保護電路把電壓水平鉗制在一個可接受的範圍內。熱保護電路檢測過壓並保護數位電表,直到過壓消失再恢復到正常狀態。這種保護對於電阻檔來說尤為有用。總之,在所有測量功能上,只要電表探棒在電壓輸入插口上,都具有自動恢復的過壓保護。
電擊儘管大多數人知道電擊的厲害,但幾乎沒有人知道電擊的電壓或電流是如此之小。30mA 的電流就可致命。讓我們看一下電流通過一個68 公斤重的男人身體時會發生什麼?
˙當電流為10mA 時,人的肌肉就會麻木,難以主動擺脫電源。
˙電流30mA 時,由於呼吸麻痺,將導致死亡。
˙75mA∼250mA時,時間超過 5 秒,即產生纖維性心肌失調,心臟失去功能,更高的電流則 5 秒中產生相同的結果而導致死亡。現在讓我們計算一下有害電壓的界限。在乾燥的情況下,人兩手間的電阻為 1000 歐姆,30V的電壓通過可就產生30mA 的電流。在潮濕環境下,情況更壞,電阻會下降,有害電壓會下降至15V。
所以,數位電表的製造商和使用者的目標是預防接觸帶電電路時發生的意外。 他們試圖採用以下方式來保護安全:
1.數位電表與測試線雙重絕緣。
2.數位電表輸入端為鉗入式,探頭可自動縮進的隔離套。
3.探頭與手指間有防滑隔離。
4.數位電表及探棒由高品質,耐久的絕緣材料製造。
工作安全安全是每個人的責任，但最終,他掌握在自己手中。任何工具都不可能確保絕對安全。安全是由正確的工具和安全的工作實踐組成的,它們才能給您最大的保護,以下幾點會在工作上對你有所幫助: 1.儘可能不要帶電操作,使用恰當的工作程序,在程序無法確認的情況下,則假設其有帶電。
2.在帶電操作時,使用保護裝置:
˙使用絕緣工具
˙戴安全眼鏡或眼罩
˙帶絕緣手套,摘掉手錶與手飾 ˙站在絕緣墊上
˙穿防火服而不是普通的服裝3.當在有電線路中進行測量時,先接地線再接火線,先撤回火線,後撤地線。儘可能不要連續操作。
˙盡量避免手持測量,防止瞬間過壓對人身體造成的傷害。
使用三點測量方法,尤其是檢測回路是否帶電的情況下。首先測試已知帶電的迴路,然後測試目標迴路,第三再測試帶電路一次。他會確保您的數位電表工作正常。使用有經驗的老電工的方法,將一手放在口袋裡, 降低電流流過心臟的可能。 在工作中使用安全標準理解安全標準的捷徑這裡有幾種快速方法使您在日常生活中有使用安全標準的概念:
1.通用的原則是指您離電源越近,安全標準越高,過壓危險越大.
2.在某一特定點可能的短路愈大,則其過壓類別(CAT)數值愈高。
3.源電阻越高,過壓分類越低。源電阻是全電阻概念,它包括測試點到電壓源間電線的電阻。
4.最後,如果您有任何使用 TVSS(過壓波峰抑制)設備的經驗,您會理解一個安裝在控制板上的TVSS 設備應比存在於計算機內部 TVSS 具有更高的功率能力。在過壓分類理論中,控制面板的TVSS 是過壓三類,而電腦作為與插座相連接的負載則列在過壓二類中。正像您所看見的,安全標準的概念並不是新的或奇怪的,它只是同樣的安全概念的延伸。
多重安全標準當安全標準在實際工作中應用時,有時往往會讓人迷惑,一個簡單的設備往往有多個安全分類。如辦公室設備,120/240V 電源到電源插座是過壓二類。另一方面,連接到插頭上的辦公設備卻是過壓一類。在建築物控制系統中,如照明,工業控制,可編程控制器等,過壓一類和過壓三類在距離很近的情況下同時存在是相當普遍的。這種情況怎麼辦?在實際工作中,我們通常感覺到過壓分類愈高則越安全。實際上,讓使用者在所有環境工作中確認其安全分類是不實際的。所以,正如我們說所說的,使用符合安全範疇的數位電表,換句話說,盡量讓自己處在安全的位置。 理解什麼是額定安全電壓IEC1010 的測試過程包含三個主要的可能因素:穩定電壓,峰值過壓,源電阻。這三個因素綜合考慮得出數位電表真正的額定安全電壓值。過壓分類工作電壓(對地直流或交流有效值) 峰值瞬間高壓(重複 20 次)測試電阻(Ω=V/A) 一類(CAT Ⅰ) 600V 2500V 30Ω 一類(CAT Ⅰ) 1000V 4000V 30Ω 二類(CAT Ⅱ) 600V 4000V 12Ω 二類(CAT Ⅱ) 1000V 6000V 12Ω 三類(CAT Ⅲ) 600V 6000V 2Ω 三類(CAT Ⅲ) 1000V 8000V 2Ω 何時600V 比 1000V 更安全 IEC1010 關於耐壓規格有三準則,穩定電壓,峰值瞬間高壓和源電阻。
這三準則合在一起規定一台數位電表真正的耐壓能力。
1.在同一過壓分類下,和我們想像的一樣,工作電壓(穩定電壓)越高,所能承受的峰值電壓越高。例如第三類600V, 峰值高壓為 6000V;三類 1000V 峰值瞬間高壓為 8000V。到此,似乎還沒有問題。
2.不太明確的是,同樣是 6000V 瞬間高壓。三類 600V 和二類 1000V 有何區別呢?他們是有明顯的區別的-因為源電阻不同!二類源電阻為 12Ω,三類是 2Ω,三類所產生的電流是二類的六倍,由於功率與電流的平方成正比,由此推算,在同樣的電壓下,三類所產生的能量可以是二類的 36 倍!因此滿足三類 600V 比二類 1000V 有更優越的過壓保護能力,這就是最終的結論。 由福祿克公司生產的 Fluke 860B 圖形數位電表和 Fluke 180 系列的數位電表就滿足三類 1000V過壓規格。漏電與間隙 除了進行實際瞬間過壓測量,IEC1010 還規定了數位電表內部元件間的間隙。過壓分類越高,則這一個空間或間隙的值越大。漏電和間隙的規定也是 IEC1010 和 IEC348 間的主要差異。 原則 如果你正在考慮更新你的數位電表,那麼,在選購之前不妨花幾分鐘的時間分析一下使用環境的最壞情況。看看哪個過壓標準才能滿足需求。在選擇過程中,首先選擇過壓標準,然後在同一個過壓標準下選擇耐壓規格。不要忘記測試探棒,IEC1010 同時適用於測試探棒,測試探棒的過壓規格不能低於數位電表,如果僅僅由於探棒而使整個過壓保護設計功虧一簣,那將是得不償失的。
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