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剩余电压测试仪的测试分析
发布日期:2019-08-05

电器产品电源端口的剩余电压测试是电器产品安全性检测的重要指标之一。

在使用、维护、维修电器产品时,使用人员或维修人员在电器设备断电后,由于设备内部电容的储能,使得电路在断电后人可接触到的导体部分的电压(如电源插头的火线、零线、地之间的任意两两组合)不能立刻下降到人体可承受的电压值以下。

从人员防电击保护的目的出发,对使用人员可能接触到产品的供电端子、或维修人员打开机器外壳后接触到内部的电路导体,要求在产品断电后的规定的时间内,使用人员或维修人员能够接触到的导体部分的剩余电压需要满足相关产品安全标准要求。

目前市场上应用较广的产品对断电后的剩余电压要求见表1。

 

青岛仪迪电子有限公司详细分析了常规测试方法及其使用的测试设备对测试结果的影响,并结合国内外检测标准的要求,应用DSP设计了高智能化的测试仪器,实现了电气产品电源端口的电容剩余电压自动在电压最高点断电测试并显示测量结果的自动化测量,同时对比国内外能力验证的测试数据,验证了本设备测量精确性和准确性。

 

一、测试方法介绍

电气产品的安全检测和认证过程中,产品电源输入端口的电容放电测试是非常重要的测试项之一,所有电气产品的安全标准中都对产品的输入端口的电容放电做了要求,对于一个电气产品,内部的电容和电阻都是固定的(如图1)

 

图1

 

图1中产品电源端口L-N之间的电压计算公式为:

        

其中:U0为放电初始电压

      t为断开供电电源后的时间

      C为产品内部电容

      R1为产品内部放电电阻

U为断开供电电源后时间t时对应的L-N插脚之间的电压从公式可以看出,初始电压U0越大,则在规定的放电时间点,端口电压U越大。

按照相关产品安全标准的要求,电源输入端口的电容参与电压值应该为在正常和单一故障情况下的最大值,根据理论分析,可以得出在输入电压最大的时候(供电电源电压的峰值处)断开供电电源进行测量得到的电压值。

在实验室中进行该项测试的时候,通常选用示波器和测量探头,为了同时断开供电电源,通常会在供电电源输入串入一个手动或自动的断路装置,测试的示意图如图2所示。

 

图2

 

在实际测量操作过程中,特别是在工频50Hz或60Hz下进行测试,由于每个波形的峰值价格时间非常短,通常16.7-20ms,往往不能准确的在峰值处切断输入电压,即使从示波器波形看到从峰值处断开电源,但是由于示波器的显示和人眼的识别能力存在主观的误差,引入的随机误差非常大,一般要经过多次的测试尝试才可能完成一个测试,而且同时要切断开关,又要用示波器抓取、读取数据,造成实际工作中存在较多的意外、偶然因素。

 

二、测试方法对测试结果的影响分析

    早期的测试中,直接使用探头接示波器来抓取断电后电容放电的波形,再从波形中读取一定时间后的放电电压,但是这种测试方法有很大的缺陷,由于一般的测量探头本身的输入阻抗是8MΩ,当用此探头去测试时,相当于在回路中增加了一个8MΩ的放电电阻,从而影响测试结果(图3)。

图3

 

当用示波器探头并联到电路上后,由于示波器探头具有一定的内阻R2,所以,实际测量电路的放电电阻为 ,就会造成电路实际的放电电阻减小,测量的放电速度加快,实际结果存在一定的误差,而且测量所使用的探头内阻越小,测量误差越大。

    由于目前市场出售的绝大多数测试探头内阻较低,通常不超过10MΩ,因此使用普通探头对测试结果存在一定的误差。

 

三、剩余电压测试仪的研究

为了提高测试效率,降低人为主观的影响因素、提高测试的准确性和测量精度,青岛仪迪电子有限公司在对测量电路分析的基础上,设计了一种高精度的电容放电测试仪IDI2620。

这款仪器具有较高的电压采样电阻(100MΩ),可以自适应的采样,分析判断电源输入电压波形、频率和峰值状态,确保测量在电压峰值处自动切断输入电压,同时可以记录断电后规定时间点的残余电压和放电到具体电压的放电时间,以及放电波形曲线,并在彩色液晶显示出来,供测试人员直接读出测试数据。

青岛仪迪电子有限公司研制的剩余电压测试仪IDI2620将实现电容放电试验的自动化,提高检测效率,有效避免人员、环境对测量结果的影响,使测量更精准。

 

四、剩余电压测试仪的测试操作

负载运行到一定时间后,放电测试自动开始,仪表进入放电测试界面,若主界面测量模式为火零模式,放电测试界面如图4,测量模式为自动模式,放电测试界面如图5。

图4

 

图5

 

火零模式:只测试插头火零线直接的剩余电压。

自动模式:测试插头火零线间,火线与地,零线与地的剩余电压,自动循环测试三次。

 

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