Usando o osciloscópio com segurança na rede elétrica

Sei que existem poucas discussões sobre esse assunto, mas como o inglês não é meu primeiro idioma, é melhor obter mais informações sobre isso.

Usei os osciloscópios para solucionar problemas de componentes eletrônicos e medir os picos de corrente do motor CA na inicialização, mas não tenho experiência em usá-los para medir níveis de alta tensão e minha experiência é com escopos analógicos antigos.

Então agora eu tenho esse novo DSO e a classificação de entrada é de 400V pico a pico CA, para que ele possa lidar com cerca de 140V CA RMS? Não que eu insira muito isso lá.

Como vivo na Europa, a rede elétrica aqui é de 230 V a 50 Hz, não posso medi-los diretamente.

Se eu definir a atenuação do osciloscópio e da sonda para 10X, a tensão é 23 RMS e é seguro medir? E sim, as sondas são classificadas para 1kV.

Se isso for verdade, também é seguro medir a tensão entre duas linhas principais (400V RMS), já que o pico a pico seria de aproximadamente 112 volts?

SEGURANÇA: Ao medir a CA, usarei o osciloscópio da bateria interna ou com um transformador de isolamento (1: 1) para flutuar, o que significa que não há conexão com o terra. Existem outros problemas de segurança que eu ainda não percebi?

Você deve ter muito cuidado ao medir tensões na rede elétrica, especialmente em seu país onde as tensões são absolutamente mortais.

A melhor maneira de abordar isso é fazer uma caixa divisória resistiva. Este é um divisor de resistor simples, alojado em uma caixa de projeto não condutora segura. Conecte a parte superior e inferior do divisor do resistor a um cabo de linha com um plugue polarizado corretamente. Em seguida, traga a parte inferior do divisor e a torneira central do divisor para postes de ligação de 5 direções ou macacos de banana. Encaminhe também o fio terra do cabo da linha para outro conector banana, ou 5 vias, no gabinete.

Selecione uma relação do divisor do resistor para obter uma tensão de saída segura ao toque e adequada para a faixa de entrada do seu osciloscópio. Além disso, selecione os valores do resistor para que eles tenham uma impedância baixa o suficiente para não afetar a precisão do seu osciloscópio, mas sejam altos o suficiente para que você não esteja consumindo muita energia no resistor superior e criando muito calor desnecessário.

Como você multiplicará todas as leituras de seu escopo pelo inverso dessa taxa, escolha uma taxa que seja fácil de manipular mentalmente - por exemplo, 10: 1, 15: 1, 20: 1 - mas ainda assim forneça uma voltagem segura ao toque nível nas tomadas de saída. (Não que você toque puramente e rotineiramente os terminais de saída, mas acidentes e falhas acontecem.)

Certifique-se de construir esta caixa dessa maneira e selá-la para não haver chance de tocar acidentalmente no fio quente. Você também pode incluir uma luz piloto para indicar que a caixa está conectada à rede elétrica. Você não pode ter muito cuidado ao mexer com a rede elétrica!

Marque a proporção do divisor do resistor na parte externa da caixa. Multiplique todas as suas leituras de osciloscópio por esse fator para obter a tensão de linha real.

Eu apenas tentei isso. Por segurança, verifiquei que a tomada estava corretamente conectada, por exemplo, quente e neutro não estão invertidos, nenhum terreno aberto, nenhum neutro aberto. Também usei a mesma tomada que o osciloscópio está conectado. Dessa forma, o aterramento já está acontecendo dentro do osciloscópio e reduz à possibilidade de um loop de aterramento. Liguei a garra ao lado quente (pequeno) do plugue quando ele entra na tomada. A pequena lacuna cria um baixo risco de tocá-la acidentalmente.

Bottom line, funcionou, e eu vivi para contar sobre isso. E tem fotos para provar isso. Sinal parecia limpo, muito pouco harmônicos e ruído.

Eu tenderia a usar um transformador e estar seguro! Pode perder algum ruído na parte alta, mas ...

Observe que na Europa a maioria dos sistemas de rede elétrica é protegida por disparos de corrente de fuga; 30mA é comum, alguns são 100mA, especialmente quando sistemas com vazamentos disparam regularmente ou onde cargas indutivas são um problema.

Se você precisar usar um divisor de resistor na terra, deve garantir que a corrente passada não exceda esse valor de disparo (haverá vazamento de outros dispositivos, portanto, um divisor deve se basear bem abaixo do valor de disparo). Eu também tenderia a usar vários resistores cerâmicos enrolados em fio de alta potência que não quebrariam. O uso de vários resistores em série protege contra um curto-circuito improvável dentro do resistor. Portanto, se você precisar de um resistor de 1M, use 2x 500K em série ou 2x [2x 1M em série] em paralelo (para maior clareza, são quatro resistores para criar um único valor de resistor - geralmente mais fácil do que tentar combinar os valores E corretos).

(observe que o uso de uma combinação paralela / série tem a vantagem de "suavizar" os valores, especialmente quando a tolerância é alta e, é claro, os valores variam na amostra - é claro que você precisará saber um valor exato para o seu divisor)

Observe que os resistores de fio enrolado podem introduzir indutância indesejada

Coloque seu divisor em uma caixa isolada com conectores, fiação e tomada de parede aprovados.

Ser seguro!

Não tenho muito tempo para responder a essa pergunta, mas tenho que dizer:

POR FAVOR POR FAVOR POR FAVOR

A rede elétrica CA é potencialmente mortal : tenha MUITO cuidado ao experimentar a grade.

Eu recomendaria fortemente o uso de uma sonda de tensão diferencial como esta: Sonda de tensão (existem muitos outros modelos)

Esse tipo de equipamento é projetado por profissionais, e você não precisará experimentar tensões mortais ao tentar depurar seus próprios circuitos.

Alguns avisos sobre soluções feitas por você:

• como outros colaboradores apontaram, flutuar o escopo simplesmente NÃO é uma opção
• o uso de um divisor de tensão pode ser uma opção, mas apenas se você realmente entender as chances de um projeto desse tipo. Se usado incorretamente (por exemplo, ao conectar diretamente uma fase ao osciloscópio GND), você cria um curto-circuito que pode, na melhor das hipóteses, destruir seu osciloscópio e, na pior das hipóteses, prejudicar a si próprio. Por favor, veja isso sobre o arco elétrico . E se você tentar observar a tensão em duas fases, é garantido que você crie um curto-circuito.
• você pode tentar construir sua própria sonda de tensão diferencial. Basicamente, é um amplificador diferencial com R1 = R2, R3 = R4 e R1 >> R3, R2 >> R4. Mas, ao comprar um, você certamente terá uma sonda melhor projetada (atenuação mais precisa, rejeição de modo comum muito melhor, largura de banda maior) e evitará experimentos perigosos

user36607 você fez uma ótima pergunta. Um que o impeça de danificar ou destruir seu novo DSO. Alguns princípios básicos de entrada de escopo estão em ordem. Lembre-se de que os atenuadores de entrada são os mesmos para os escopos analógicos e para os DSOs atuais. O amplificador de entrada / A / D e atenuador no osciloscópio tem uma capacidade máxima de entrada, independentemente da sonda que você está dizendo. Tudo o que muda é como o osciloscópio relata as tensões de entrada. Pense na sonda como um atenuador adicional à frente do atenuador interno do escopo. O multiplicador da sonda reduz a tensão do conector de entrada pelo fator na sonda. 10V em uma sonda 10X gerará 1V no conector. Da mesma forma, com uma sonda 100X, a tensão do conector será de 0,1V.

Agora vamos à sua segunda pergunta. Você está correto sobre a tensão. O 230V está do outro lado das linhas, não das linhas para o solo. A fase é dividida (L1 = + 180deg, L2 = -180deg). Metade da tensão de cada linha em relação ao terra. Supondo que o seu osciloscópio esteja adequadamente aterrado, o que também significa que o anel externo dos conectores de entrada também está aterrado (verifique com um DMM). Portanto, o que a entrada do osciloscópio vê é a tensão da linha em relação ao terra ou 115VRMS (162Vp-p). Então você usa a função MATH para mostrar a diferença entre as linhas e a viola. Você tem a medição de tensão total com largura de banda de escopo total. Agora, onde você aterra sua sonda de osciloscópio determina se você criou um loop de aterramento. Desculpe, mas a única maneira de criar um loop de terra é isolar o terreno do escopo. O loop de aterramento é outro tópico para outra pergunta.

user36607 espero que essa teoria ajude para que, no futuro, você possa aplicar esse processo de pensamento para determinar se está fazendo uma medição com segurança.

Muitos outros afirmaram que você deve usar uma sonda diferencial adequada ao medir altas tensões; no entanto, algo a se observar se estiver medindo linha a linha é que a classificação de tensão em modo comum da sonda diferencial é alta o suficiente. Você pode encontrar sondas diferenciais que são baratas e medem até ~ 500V, mas as mais baratas geralmente não toleram altas tensões no modo comum que você pode ver quando coloca as sondas em linha.