Измерение малых напряжений в цепи высокого напряжения

Я устраняю неполадки осциллографа с катодным напряжением ок. -2000В относительно земли и шасси. В цепи есть части (например, нить накала нагревателя или цепь гашения/негашения), которые генерируют низкое напряжение, но они подключены к высоковольтным линиям питания. Например. вторичная обмотка нагревателя генерирует 6,3 В переменного тока, но один из проводов подключен к -2000 В, чтобы поддерживать разницу напряжений катода и нити накала в пределах спецификации для ЭЛТ.

Как я могу безопасно измерить эти низкие напряжения (например, 6,3 В на нити накала) в цепи высокого напряжения?

У меня есть мультиметр CAT II 1000 В и датчики CAT III 1000 В. Я предполагаю, что обеспечиваемая ими изоляция недостаточна для безопасных измерений в такой среде. Если я правильно понимаю, номинальное напряжение предназначено не только для напряжения, которое я хочу измерить, но и для оценки изоляции по отношению к «внешнему миру». Это означает, что даже несмотря на то, что мультиметр и датчики плавают при -2000 В, обеспечиваемая ими изоляция по-прежнему рассчитана на 1000 В, что делает их непригодными для таких измерений. Какие варианты у меня есть?

Когда я это прочитал, ваше понимание было правильным. Еще одна вещь, на которую следует обратить внимание, это то, что сетевой адаптер, если он есть, также будет иметь класс изоляции. Это важно, потому что общий счетчик будет находиться под высоким потенциалом. Fluke, например, на своих осциллографах имеет гнездо/гнездо постоянного тока, расположенное таким образом, что вы не можете коснуться втулки гнезда, когда оно соприкасается с гнездом.
@ Транзистор, вы имеете в виду класс изоляции силового кабеля тестируемого устройства? Можете ли вы объяснить, как это может играть роль при условии, что сам кабель находится на достаточном расстоянии от самого счетчика?

Ответы (2)

Вы правы, предполагая, что вы не можете полагаться на изоляцию счетчика между вами (0 В) и цепью -2000 В, которую вы хотите измерить.

Вы можете сделать измерение безопасно, хотя и немного медленнее, изолировав счетчик, его щупы и провода от земли. Возьмите подходящий изолятор, скажем, стеклянную или пластиковую миску или разделочную доску, и поместите на нее измеритель. Очевидно, что это портативный измеритель с питанием от батареи, а не от сети. При выключенном мишени настройте измеритель и подключите его. Оденьте щупы и провода так, чтобы между щупами счетчика и их проводами и любыми заземляющими проводниками оставался воздушный зазор, устойчивый к ударам и ударам установки. Вот почему чаша может быть лучшим решением, чем доска, вы можете позволить лишнему проводу измерительного датчика находиться в чаше вместе с измерителем. Включите питание, прочтите показания счетчика, не касаясь его, и выключите питание. Подождите, пока разрядятся высоковольтные конденсаторы, прежде чем отсоединять мультиметр.

Кажется, это хороший способ избежать травм (что очень хорошо), но как насчет риска повреждения других частей цепи, поскольку щупы (или в этом случае мне пришлось бы использовать зажимы, которые могут плотно удерживать контакт без ручного вмешательства). ) не рассчитаны на 2000В?
Номинальное напряжение всегда по отношению к какому-либо другому проводнику. В этом случае у вас есть 6,3 В между щупами и 2000 В на землю. Именно для этого используется стеклянный или пластиковый изолирующий слой, позволяющий счетчику безопасно плавать относительно земли. Рядом с щупами или их проводами нет проводника, который находится под другим потенциалом. Отредактированный ответ для уточнения.
Вроде разумный подход. Есть ли какие-либо рекомендации о том, как фактические расстояния? Например. положить толстый картон или пластиковую разделочную доску (сколько мм толщиной?) между проводами датчика и шасси (которое на самом деле является проводником, который может быть близко к датчикам), если провода могут соприкасаться с ним?
При напряжении 2000 В подходит почти любая толщина любого изолятора (не экстраполируйте это явно расслабленное отношение к более высоким напряжениям). Более нескольких миллиметров воздуха также допустимо, хотя проблема с воздухом заключается в том, что он не является твердым, его необходимо защищать от ударов.

Вы можете использовать высоковольтный пробник, специально разработанный для расширения диапазона напряжения цифрового мультиметра, как показано ниже от Fluke :

введите описание изображения здесь

Выдержка из описания (выделено мной):

80K-40 — это высоковольтный пробник, предназначенный для расширения возможностей измерения напряжения вольтметром переменного/постоянного тока до 40 000 вольт пикового переменного или постоянного тока. Категория перенапряжения I. Это означает, что пробник можно использовать только для измерений в цепях с ограниченной энергией внутри оборудования. . Примеры включают высокое напряжение в телевизорах или фотокопировальных машинах. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ этот пробник для измерения высокого напряжения в системах распределения электроэнергии. Пробник обеспечивает высокую точность при использовании с вольтметром с входным сопротивлением 10 МОм.

Обратите внимание, что рейтинг категории II, категории III и т. д. больше связан с энергоемкостью системы, чем с уровнем ее напряжения. Т.е. категории II должно быть более чем достаточно, чтобы защитить вас от случайных сбоев при проведении измерений внутри осциллографа, при условии, что вы используете комплект измерителя и щупа, способный выдерживать внутренние напряжения.

Конечно, я предполагаю, что вы используете плавающий, то есть не работающий от сети инструмент.

РЕДАКТИРОВАТЬ (чтобы ответить на комментарий о рейтингах кошек)

См. этот документ от Fluke о рейтингах кошек . Выдержки (выделено мной):

Переходная защита

Настоящей проблемой для защиты цепей мультиметра является не только максимальный диапазон установившегося напряжения, но и сочетание стойкости к установившемуся режиму и способности выдерживать переходные перенапряжения . Временная защита жизненно важна. Когда переходные процессы проходят по высокоэнергетическим цепям, они, как правило, более опасны, поскольку эти цепи могут отдавать большие токи . Если переходный процесс вызывает перекрытие дуги, сильный ток может поддерживать дугу, вызывая пробой плазмы или взрыв, который происходит, когда окружающий воздух становится ионизированным и проводящим. Результатом является дуговой взрыв, катастрофическое событие, которое ежегодно приводит к большему количеству травм, связанных с электричеством, чем более известная опасность поражения электрическим током.

А еще вот этот:

Дело не только в уровне напряжения.

На Рисунке 1 техник, работающий с офисным оборудованием в зоне CAT I, может фактически столкнуться с постоянным напряжением, намного превышающим напряжение переменного тока в линии электропередач, измеренное электромехаником в зоне CAT III. Тем не менее, переходные процессы в электронных схемах CAT I, независимо от напряжения, явно представляют меньшую угрозу, поскольку энергия, доступная для дуги, довольно ограничена. Это не означает, что в оборудовании CAT I или CAT II нет опасности поражения электрическим током. Основной опасностью является поражение электрическим током, а не переходные процессы и дуговой разряд . Токи, о которых мы поговорим позже, могут быть такими же смертельными, как и взрыв дуги.

Таким образом, датчик высокого напряжения был бы хорош (на самом деле я жду его прибытия) для измерения высокого напряжения на землю, но я предполагаю, что потеря точности при измерении, например. Разница в 20 В постоянного тока между двумя высоковольтными линиями слишком велика.
О рейтингах CAT: я знаю, что они относятся к переходным процессам, но я также добавил номинальные напряжения пробников и мультиметра, и это должно быть связано с коэффициентами изоляции в непереходных (или устойчивых) условиях, верно? РЕДАКТИРОВАТЬ: в руководстве по мультиметру сказано не измерять напряжение выше 1000 В постоянного тока и 750 В переменного тока.
@cosenmarco смотрите мои правки.
@cosenmarco и, да, вы потеряете точность, вычитая два показания, относящиеся к земле, но если ваш мультиметр имеет режим высокого разрешения, такой как Fluke 87V (т.е. может считывать дополнительную цифру, хотя и с более низкой абсолютной точностью) или по крайней мере 4 цифры , вы можете получить приличное измерение (хорошо, чтобы сказать, в порядке ли схема).
да, это соответствует моему пониманию CATegories. Теперь ... это не решает мою первоначальную проблему (см. Другие ответы и комментарии) о возможностях изоляции в устойчивом состоянии мультиметра + пробники при нормальных условиях измерения .
Хорошо, @lorenzodonati, ты комментировал быстрее меня. Я поэкспериментирую с датчиком HV, как только он будет доставлен, и отмечу ваш ответ как предпочтительный, если он решит мою проблему. Будет проверено, чтобы убедиться, что измерение 6,3 В переменного тока на нити накала с помощью датчика высокого напряжения дает приемлемую точность.