仪器接地与测量安全(1).pdf

2010 Fluke Corporation FCAL Marketing Update1仪器接地与测量安全仪器接地与测量安全刘国琨刘国琨技术支持高级经理技术支持高级经理福禄克公司精密测试仪器部福禄克公司精密测试仪器部(中国中国)手机手机：1391080333213910803332电子信箱电子信箱::2010 Fluke Corporation Presentation Title2仪器电源中有专门的接地保护连接端仪器电源中有专门的接地保护连接端仪器通过仪器通过 此此端接至保护地线端接至保护地线 PE仪器仪器一般通过电源电缆一般通过电源电缆接地接地2010 Fluke Corporation Presentation Title3交流供电测量仪器的金属外壳必须接地交流供电测量仪器的金属外壳必须接地国标国标 GB4793.1 GB4793.1（IEC61010IEC61010-1 1）要求：）要求：*金属外露处与接地连接端的金属外露处与接地连接端的接地导通电阻接地导通电阻须小于须小于0.10.1 仪器接地带来的好处仪器接地带来的好处保证操作者的安全和仪器的安全保证操作者的安全和仪器的安全减少干扰：共模干扰减少干扰：共模干扰,辐射干扰辐射干扰保证保证仪器的仪器的性能性能实验室仪器接地的重要性实验室仪器接地的重要性2010 Fluke Corporation Presentation Title4机壳接地电阻小于机壳接地电阻小于0.10.1欧欧的的意义意义 机机壳上永远不会出现危险电压壳上永远不会出现危险电压 即使电源相线接触机壳即使电源相线接触机壳，短路电流会，短路电流会使配电盘上的保险丝断掉。使配电盘上的保险丝断掉。0.10.1*30A=3V30A=3V断路器断路器LN供电供电电源电源保险丝保险丝保险丝保险丝流流经经电流电流PE大地大地RG36V!36V!漏电电流的大小决定了损坏能力漏电电流的大小决定了损坏能力漏电漏电电流大时就会损坏仪器电流大时就会损坏仪器往往是校准器易受损害往往是校准器易受损害原因：无接地原因：无接地保护保护经常不接地的交流供电仪器经常不接地的交流供电仪器-数字式开关板表数字式开关板表仪表测量仪表测量输入端带电输入端带电仪表电源输入仪表电源输入仪表机壳感应带电仪表机壳感应带电2010 Fluke Corporation Presentation Title9可能会烧坏可能会烧坏多多块电路板，甚至烧坏母板。块电路板，甚至烧坏母板。维修代价维修代价4 4万元到万元到1010万元、甚至更多万元、甚至更多校准校准器损坏的实际情况器损坏的实际情况2010 Fluke Corporation Presentation Title10电源变压器无屏蔽接地端电源变压器无屏蔽接地端泄漏电流导致次级电路产生交流电压。泄漏电流导致次级电路产生交流电压。由此会产生严重的工频电源泄露，严重时就会烧毁校准器。由此会产生严重的工频电源泄露，严重时就会烧毁校准器。经验数据表明，由此引起的校准器严重损坏的较多，代价昂贵。经验数据表明，由此引起的校准器严重损坏的较多，代价昂贵。漏电原因分析漏电原因分析2010 Fluke Corporation Presentation Title11泄漏的交流电源相当于在仪器间的共模电压泄漏的交流电源相当于在仪器间的共模电压 VcmVcm如此大的共模电压会严重影响仪器的正常工作如此大的共模电压会严重影响仪器的正常工作注意：共模电压直接施加到仪器电路！注意：共模电压直接施加到仪器电路！泄漏电流大时就会损坏仪器泄漏电流大时就会损坏仪器Vcm=220VZL漏电原因分析漏电原因分析2010 Fluke Corporation Presentation Title12 电源变压器有屏蔽接地端电源变压器有屏蔽接地端变压器初级绕组的交流泄漏不会流到次级绕组和仪器电路变压器初级绕组的交流泄漏不会流到次级绕组和仪器电路即使绝缘损坏，泄漏电流只能流向保护地线即使绝缘损坏，泄漏电流只能流向保护地线屏蔽接地后可以有效的阻挡、短路屏蔽接地后可以有效的阻挡、短路来自来自电源电源的泄漏的泄漏仪器电路不会带电，用试电笔测试不会亮仪器电路不会带电，用试电笔测试不会亮接地保护的重要性接地保护的重要性2010 Fluke Corporation Presentation Title13 计算机的充电器有接地计算机的充电器有接地保护保护过去的过去的计算机充电器没有计算机充电器没有接地保护接地保护目前正规计算机充电器已有接地保护，目前正规计算机充电器已有接地保护，保证了笔记本计算机单机工作的安全和连接其他设备时的安全。保证了笔记本计算机单机工作的安全和连接其他设备时的安全。手机手机的充电器也应该有接地保护的充电器也应该有接地保护手机手机充电器大多没有接地保护，有严重事故充电器大多没有接地保护，有严重事故隐患。隐患。接地保护的重要性接地保护的重要性有泄漏，电路带电有泄漏，电路带电不会泄露不会泄露2010 Fluke Corporation Presentation Title14 只校准电源变压器有屏蔽接地保护的交流供电的仪器只校准电源变压器有屏蔽接地保护的交流供电的仪器 对于无保护接地的交流供电的仪器对于无保护接地的交流供电的仪器可以测量仪器输入端的对地电压，应该小于可以测量仪器输入端的对地电压，应该小于3Vp-p可以将输入低端接地，可以将输入低端接地，并测量输入高端并测量输入高端对地电压，应小于对地电压，应小于3Vp使用保护功能强的校准器：使用保护功能强的校准器：5080A/5502A/5522A5080A/5502A/5522A所有交流供电的测试仪器都应该可靠接地所有交流供电的测试仪器都应该可靠接地常用试电笔测试仪器机壳、测试端子上的电压常用试电笔测试仪器机壳、测试端子上的电压校准交流供电仪器的注意事项校准交流供电仪器的注意事项2010 Fluke Corporation Presentation Title155520A 升级升级5522A 增加保护能力增加保护能力5500A 升级升级5502A性能升级性能升级经济型校准经济型校准器器 5080A最新一代多产品校准器最新一代多产品校准器2010 Fluke Corporation Presentation Title165505502A2A多产品校准器多产品校准器单机单机1515种功能，广泛的覆盖能力种功能，广泛的覆盖能力 DCV,ACV,DCI,ACI,DCV,ACV,DCI,ACI,C,P,C,P,f,f,模拟热电偶模拟热电偶,模拟模拟热电阻，谐波信号，校准示波器，校准钳型表热电阻，谐波信号，校准示波器，校准钳型表，测量温度，测量温度可可校准校准5 5位以下数字多用表位以下数字多用表300300MHz/600MHzMHz/600MHz示波器校准选件示波器校准选件直接输出交直流直接输出交直流20A20AMET/CALMET/CAL-TEAMTEAM自动自动校准校准/仪器管理软件仪器管理软件支持支持2010 Fluke Corporation Presentation Title17最优秀的多产品校准器，单机最优秀的多产品校准器，单机1 16 6种功能种功能DCV,ACV,DCI,ACI,DCV,ACV,DCI,ACI,C,P,C,P,f,f,模拟热电偶模拟热电偶,模拟热电阻，谐模拟热电阻，谐波信号，校准示波器，校准钳型表波信号，校准示波器，校准钳型表，测量温度，测量温度,测量压力测量压力可可校准校准6 6.5.5位以下数字多用表位以下数字多用表600MHz/1.1GHz600MHz/1.1GHz示波器校准选件示波器校准选件直接输出交直流直接输出交直流2020A AMET/CALMET/CAL-TEAM TEAM 自动校准自动校准/仪器管理软件支持仪器管理软件支持5525522A2A多产品校准器多产品校准器2010 Fluke Corporation Presentation Title18经济型校准器经济型校准器 5080ADCVDCV,ACV,DCI,ACI,ACV,DCI,ACI,C,P,C,P,f,f,校准校准示波器，示波器，校准钳型校准钳型表，校准表，校准兆欧表兆欧表中文菜单中文菜单，操作简单，操作简单，强大的驱动强大的驱动能力能力可配价廉中文软件可配价廉中文软件，快速实现半自动化校准，快速实现半自动化校准电阻电阻-19支电阻支电阻校准校准示波器选件至示波器选件至 250MHz250MHz校准兆欧表选件校准兆欧表选件经济型经济型多功能校准器多功能校准器2010 Fluke Corporation Presentation Title19新式校准器新式校准器5080A/5502A/5522A有创新的保护电路有创新的保护电路可以防止外部可以防止外部反向电压达反向电压达300V造成造成的的损坏损坏监视检测外部电压监视检测外部电压先检测，后输出先检测，后输出在输出模式下，校准在输出模式下，校准器一直监测输出端上的电压，一旦检测到有器一直监测输出端上的电压，一旦检测到有危险危险电压电压，立即切换立即切换至待机至待机模式模式创创新的安全保护技术新的安全保护技术2010 Fluke Corporation Presentation Title20LO LO 端对地电压端对地电压1000V1000V8508A8508ALOLO端对地电压端对地电压920V920V测量电路的安全性测量电路的安全性福禄克福禄克8845A/8846A前面板前面板福禄克福禄克8508A前面板前面板2010 Fluke Corporation Presentation Title21LO LO 端对地电压端对地电压1000V1000V8508A8508ALOLO端对地电压端对地电压920V920V其它台式表其它台式表LOLO端对地电压端对地电压500V500V测量电路的安全性测量电路的安全性Agilent 34410A/11AAgilent 34401A/34405AKeithley 2000/2001/2002福禄克福禄克8845A/8846A前面板前面板福禄克福禄克8508A前面板前面板2010 Fluke Corporation Presentation Title22数字表输入端耐压数字表输入端耐压1000V+-2010 Fluke Corporation Presentation Title23数字表输入端耐压数字表输入端耐压1000V+-2010 Fluke Corporation Presentation Title24校准器未接地会产生更高的电压校准器未接地会产生更高的电压500V+-220VHi 500V 220V 1.414=500 311VZL2010 Fluke Calibration25MTV测量仪器测量仪器的共模干扰的共模干扰干扰信号同时加在输入高低端时，称为共模干扰信号干扰信号同时加在输入高低端时，称为共模干扰信号共模干扰信号会在输入端形成不同回路，在高低端产生不同的影共模干扰信号会在输入端形成不同回路，在高低端产生不同的影响，响，变成加在输入端的串模干扰变成加在输入端的串模干扰共模干扰是共模干扰电流流经高端共模干扰是共模干扰电流流经高端/低端影响之差低端影响之差输入高端常常为高输入阻抗，因而共模电流对低端回路影响输入高端常常为高输入阻抗，因而共模电流对低端回路影响较大较大2010 Fluke Calibration26MTV浮动技术和单层屏蔽浮动技术和单层屏蔽让测量电路浮动可以提高共模干扰抑制能力让测量电路浮动可以提高共模干扰抑制能力为了实现测量电路浮动，要将接地的数字电路与模拟测量电路完全绝缘分开。为了实现测量电路浮动，要将接地的数字电路与模拟测量电路完全绝缘分开。与外部的通讯数字部分要接地。与外部的通讯数字部分要接地。模拟测量部分与数字电路分别供电，之间的信息交流用光电耦合实现。模拟测量部分与数字电路分别供电，之间的信息交流用光电耦合实现。由于测量电路与接地的电路之间总会存在泄漏电阻。共模干扰信由于测量电路与接地的电路之间总会存在泄漏电阻。共模干扰信号仍然会在输入低端形成回路。号仍然会在输入低端形成回路。由输入回路阻抗和泄漏阻抗组成的分压器会对共模信号实现衰减由输入回路阻抗和泄漏阻抗组成的分压器会对共模信号实现衰减 衰减的系数为为衰减的系数为为 r rLOLO和和Z Z1 1的分压的分压：10110rZrCMRR2010 Fluke Calibration27MTV双层双层屏蔽技术屏蔽技术 采用双层屏蔽技术可以进一步提高共模干扰抑制能力采用双层屏蔽技术可以进一步提高共模干扰抑制能力将模拟测量电路单独屏蔽，称为将模拟测量电路单独屏蔽，称为GUARDGUARD将输入引线屏蔽连接至将输入引线屏蔽连接至GUARDGUARD 由于使用屏蔽保护连接，共模信号会被进一步衰减。由于使用屏蔽保护连接，共模信号会被进一步衰减。由输入屏蔽保护电阻由输入屏蔽保护电阻r rG G和内层屏蔽泄漏阻抗和内层屏蔽泄漏阻抗Z Z2 2的分压器会对共模的分压器会对共模信号首先衰减信号首先衰减附加的衰减系数为附加的衰减系数为GGrZrCMRR22010 Fluke Calibration28MTV双层双层屏蔽技术屏蔽技术由泄漏阻抗和屏蔽阻抗组成的分压器会对共模信号衰减进一步衰减由泄漏阻抗和屏蔽阻抗组成的分压器会对共模信号衰减进一步衰减总计的衰减系数为总计的衰减系数为使用屏蔽外部连接的双层屏蔽可以提供比单层屏蔽附加的使用屏蔽外部连接的双层屏蔽可以提供比单层屏蔽附加的60dB60dB以上以上的抑制能力的抑制能力使用屏蔽外部连接的双层屏蔽可以实现最好的共模抑制能力使用屏蔽外部连接的双层屏蔽可以实现最好的共模抑制能力GGrZrrZrCMRR2101102010 Fluke Corporation Presentation Title29精密仪器的双层屏蔽结构精密仪器的双层屏蔽结构双层屏蔽，输入浮动双层屏蔽，输入浮动精密仪器采用双层屏蔽技术来提高共模抑制能力精密仪器采用双层屏蔽技术来提高共模抑制能力2010 Fluke Corporation Presentation Title30高精度测量仪器的屏蔽和接地高精度测量仪器的屏蔽和接地8508A8508A高精度数字表的屏蔽接地系统示意图高精度数字表的屏蔽接地系统示意图Hi Lo 屏蔽屏蔽GUARD常通常通默认状态默认状态2010 Fluke Corporation Presentation Title31高精度测量仪器的屏蔽和接地高精度测量仪器的屏蔽和接地8508A8508A高精度数字表的屏蔽接地系统示意图高精度数字表的屏蔽接地系统示意图Hi Lo 屏蔽屏蔽GUARD切换后状态切换后状态2010 Fluke Calibration32MTV精密精密测量测量仪器有较强的仪器有较强的共模测量能力共模测量能力采用采用积分积分式式A/D转换器，采样时间应为工频周期整数倍转换器，采样时间应为工频周期整数倍：N 20ms测量直流信号时，可以测量直流信号时，可以抑制交流干扰抑制交流干扰信号，称串模抑制能力信号，称串模抑制能力 测量直流信号号：测量直流信号号：一般对工频干扰可以达到一般对工频干扰可以达到120dB140dB相当于相当于衰减至衰减至一百万倍一百万倍至至一千万倍一千万倍 测量交流测量交流信号信号：一般对工频干扰可以达到一般对工频干扰可以达到70dB90dB相当于相当于衰减至衰减至三百倍三百倍至至三千倍三千倍 这是由于测量交流信号时不能再利用模数转换器的串模抑制能力这是由于测量交流信号时不能再利用模数转换器的串模抑制能力共模共模干扰抑制能力有时不能满足要求干扰抑制能力有时不能满足要求直流量程：直流量程：10V（28.12Vp-p）的交流干扰能然会产生近）的交流干扰能然会产生近30 Vp-p的跳字变化的跳字变化交流量程：交流量程：10V交流干扰能然会产生近交流干扰能然会产生近3mV的误差的误差测量测量仪器仪器的共模抑制能力的共模抑制能力2010 Fluke Calibration33MTV精密测量仪器的精密测量仪器的机壳不机壳不接地接地第一第一层屏蔽功能丧失，层屏蔽功能丧失，成为单层屏蔽仪器成为单层屏蔽仪器共模抑制能力大大降低共模抑制能力大大降低测量直流信号号：测量直流信号号：一般对工频干扰一般对工频干扰只能只能达到达到60dB80dB相当于相当于衰减至衰减至一百倍至一百倍至十十万倍万倍测量交流测量交流信号信号：一般对工频干扰可以一般对工频干扰可以达到达到30dB50dB相当于相当于衰减衰减至至30倍至倍至1000倍倍 这是由于交流信号时不能再利用串模抑制能力这是由于交流信号时不能再利用串模抑制能力共模共模干扰抑制干扰抑制能力能力很难很难满足满足要求要求直流量程：直流量程：10V（28.12Vp-p）的交流干扰能然会产生）的交流干扰能然会产生近近 1 mVp-p的跳字变化的跳字变化交流量程：交流量程：10V交流干扰能然会产生交流干扰能然会产生近近30 mV的误差的误差高精度测量高精度测量仪器仪器的的机机壳不接地壳不接地2010 Fluke Corporation Presentation Title34泄漏的交流电源相当于在仪器间的共模电压泄漏的交流电源相当于在仪器间的共模电压 VcmVcm测量仪表带电测量仪表带电如此大的共模电压会严重影响仪器的正常工作如此大的共模电压会严重影响仪器的正常工作注意：共模电压直接施加到仪器电路！注意：共模电压直接施加到仪器电路！泄漏电流大时就会损坏仪器泄漏电流大时就会损坏仪器漏电原因分析漏电原因分析-测量仪表不接地测量仪表不接地Vcm=220VZL2010 Fluke Corporation Presentation Title35泄漏的交流电源相当于在仪器间的共模电压泄漏的交流电源相当于在仪器间的共模电压 VcmVcm校准器带电校准器带电如此如此大的共模电压会严重影响仪器的正常工作大的共模电压会严重影响仪器的正常工作注意：共模电压直接施加到仪器电路！注意：共模电压直接施加到仪器电路！泄漏电流大时就会损坏仪器泄漏电流大时就会损坏仪器漏电原因分析漏电原因分析校准校准器器不接地不接地2010 Fluke Corporation Presentation Title36测量测量高阻值电阻高阻值电阻时时的共模干扰的共模干扰一般数字多用表测量高值电阻时的电流和测量低值电阻的电一般数字多用表测量高值电阻时的电流和测量低值电阻的电流相差流相差几百万倍，甚至几千万倍几百万倍，甚至几千万倍激励电流激励电流微弱，极微弱，极易受干扰，物体的移动就会使测量结果变化易受干扰，物体的移动就会使测量结果变化改进改进方法方法：仪器一定要保证可靠接地仪器一定要保证可靠接地用导线连接测量仪器（表）和被测仪器（源）的机壳用导线连接测量仪器（表）和被测仪器（源）的机壳一台仪器接地就可以让另一台也接地一台仪器接地就可以让另一台也接地可以消除两仪器间可以消除两仪器间的共模的共模电压电压2010 Fluke Corporation Presentation Title37测量测量高阻值电阻高阻值电阻时时的共模干扰的共模干扰其他其他改进措施：改进措施：使用屏蔽线，并屏蔽测量的电阻。使用屏蔽线，并屏蔽测量的电阻。测量时减少动作，固定环境。测量时减少动作，固定环境。耐心等待稳定。耐心等待稳定。2010 Fluke Corporation Presentation Title38电源插座中无地线电源插座中无地线使用二线电源插座使用二线电源插座电源插座中的保护地线未真正连接到大地电源插座中的保护地线未真正连接到大地电源电源插座多次转接，中间连接失误插座多次转接，中间连接失误仪器电源插座接触不良仪器电源插座接触不良仪器电源电缆仪器电源电缆不良不良仪器没有接地保护连接端仪器没有接地保护连接端仪器不接地的若干情况仪器不接地的若干情况2010 Fluke Calibration39MTV为仪器连接可靠的地线为仪器连接可靠的地线两台仪器连接时，共模干扰主要是来源于各仪器接地点间存两台仪器连接时，共模干扰主要是来源于各仪器接地点间存在电压和工频电源对仪器的泄漏在电压和工频电源对仪器的泄漏建议用导线连接测量仪器（表）和被测仪器（源）的机壳建议用导线连接测量仪器（表）和被测仪器（源）的机壳这样可以消除仪器接地间的共模电压这样可以消除仪器接地间的共模电压此时，共模干扰的主要来源是电源对仪器的泄漏此时，共模干扰的主要来源是电源对仪器的泄漏5522A8508A2010 Fluke Calibration40MTV为仪器连接可靠的地线为仪器连接可靠的地线为了保证仪器可靠接地，可以使用专门的连接地线为了保证仪器可靠接地，可以使用专门的连接地线许多校准实验室内连接了专门的地线许多校准实验室内连接了专门的地线常用仪器应该将地线连接到仪器机壳上的接地端钮常用仪器应该将地线连接到仪器机壳上的接地端钮可以保证仪器可靠接地，不依赖电源电缆可以保证仪器可靠接地，不依赖电源电缆减少接地线路中的电压，减少共模电压减少接地线路中的电压，减少共模电压5522A8508A2010 Fluke Calibration41MTV为仪器连接可靠的地线为仪器连接可靠的地线为了为了保证仪器可靠接地，可以使用专门的连接地线保证仪器可靠接地，可以使用专门的连接地线仍建议仍建议用导线连接测量仪器（表）和被测仪器（源）的机用导线连接测量仪器（表）和被测仪器（源）的机壳壳这样这样可以进一步消除可以进一步消除仪器接地间的共模电压仪器接地间的共模电压5522A8508A2010 Fluke Corporation Presentation Title42谢谢各位！谢谢各位！计量网页：计量网页：-配音配音/视频的产品和技术介绍视频的产品和技术介绍-视频培训资料视频培训资料-产品说明书和应用文章产品说明书和应用文章-留言留言,提出问题。提出问题。所有产品：刘国琨，所有产品：刘国琨，139139 10801080 33323332电学产品：杨胜利，电学产品：杨胜利，139 139 1 1052052 69126912电学产品电学产品：虞秩翔虞秩翔：186186 00160016 31043104