主题:【第十二届原创】【仪器说】实验室应必备一个电源极性检测器

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sc360xp
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      网上销售的一种电源极性检测器(又称相位检测仪、插座验电器等),号称新房、家装验收神器(验收电源插座接线是否正确,避免损坏家用电器),价格20元左右一只,卖得比较火。让我们来看看是什么原理,有哪些功能,正确地使用它。
一、外观及功能
这是最新一款,很小巧,在检测插座接线6种情况的基础上,增加了“线路漏电保护功能检测”和“地线带电检测”。

地线插头可以切换到适应16A空调插座使用:

将检测器插入电源插座,观看LED的亮灯情况,然后对照列表判断电源插座接线的状况。下图是正常状态:

漏电实验按钮,实验给房间供电的空气开关漏电保护功能是否正常。若线路正常,按下此按钮后,给房间供电的空气开关将保护跳闸:

地线测试按钮,检测电源插座的地线是否带电。若地线带电,氖管灯将发出红光:

如果检测出不正常状态,请联系专业电工排除故障!
二、电路原理
拆开电源极性检测器,看看内部电路结构。
取下两颗固定螺丝,打开检测器:

内部结构简单,元件不多,都是普通电子元件,制造成本很低:


电路板上的电子元件分布:

绘出检测器电路图如下。在电路中,D1、D2、D3的作用是承担反向电压,保护LED不被反向击穿烧毁。R1、R1'、R2、R2'、R3、R3'是各LED的限流电阻。漏电实验电路的R4~R5并串联分流分压,避免单个贴片电阻表面爬电及过热烧毁。R6、D(氖管)、AN2是地线带电检测电路。

电路工作原理:按照不同状态分析如下
①插座正常状态时,地线与零线为相等零电位,LED A不亮。相线的交流电压施加于(L-LED B-R2'-R2-D2-N)、(L-D3-R3'-R3-LED C-地)两个回路,LED B和LED C亮灯,“○●●”。
②插座缺地线状态时,相线的交流电压只施加于(L-LED B-R2'-R2-D2-N)一个回路,LED B亮灯,“○●○”。
③插座缺零线状态时,相线的交流电压只施加于(L-D3-R3'-R3-LED C-地)一个回路,LED C亮灯,“○○●”。
④相零反接时,交流电压施加于(D1-R1'-R1-LED A)、(D2-R2-R2'-LED B)两个回路,LED A和LED B亮灯。LED C两端为零电压,不亮灯,“●●○”。
⑤相地反接时,交流电压施加于(LED A-R1-R1'-D1)、(LED C-R3-R3'-D3)两个回路,LED A和LED C亮灯。LED B两端为零电压,不亮灯,“●○●”。
⑥相地错并缺地时,交流电压施加于(LED A-R1-R1'-D1)、(LED C-R3-R3'-D3-LED B-R2'-R2-D2)回路,LED A和LED C+LED B亮灯,“●●●”。
线路漏电保护功能检测:在插座正常状态下,按下漏电实验按钮AN1,在相线(L)与地之间接入四只并串联电阻(总电阻5.6千欧姆),相当于人为制造一个漏电电流(220V/5.6KΩ=39.29mA),会触发给该插座供电的空气开关漏电保护跳闸,如果空气开关漏电保护失效,就不会跳闸,以此检测线路漏电保护功能是否正常。
检测地线是否带电:用手指按下地线测试按钮AN2,如果地线带电且达到60V及以上,氖管将点亮。这是通常的电笔测量原理。


三、实验室必备的理由

      供电系统的安装检查,是电力专业人员的事情。但实验室人员使用一个小小的电源极性检测器,核实一下室内各处的电源插座接线是否正确,是举手之劳的事情,做到心中有数,预防事故的发生。
      1、新启用实验室应该逐一检测电源插座接线是否正确。如无误,才能接入分析仪器使用。新实验室交付使用,基建验收有时存在漏洞,在一些地方可能存在问题,自己使用前复核一下,更加安全可靠。
      2、在公司停电检修(特别是有电力线路改造项目)、恢复供电之后,应检测电源插座的极性是否正确。如无误,才能接入分析仪器使用。维修电力线路之后,时不时有接错相序的重大事故发生(包括专业电力公司也有出现这类问题),烧毁许多电器。在实验室重要仪器插电使用前,检测电源插座供电是否正常,是很有必要的。
      3、当仪器接通电源就出现某些莫名故障时,应不忘检测一下电源插座的情况。供电系统长期运行,难免会出现断线缺相、缺零、缺地,地线带电,漏电保护失效等故障。有的故障会使仪器出现不开机、干扰增大、灵敏度降低等问题,用电源极性检测器检查一下电源插座,可以很快排除电源问题,缩小故障检查范围。


结束语:
小小的电源极性检测器,电路结构简单而巧妙,使用普通的电子元件,成本低、作用大、结实耐用,即使损坏了,也很容易自己修复。实验室应该自备一只,并养成良好地使用习惯(写入实验室管理规程),保证贵重仪器安全用电,减少事故的发生。
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wccd
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麻雀虽小五脏俱全,小东西的功能真不少,对于装修电工来说是个福音。估计这种产品是非标的。

在标注里还可以加一个功能提示,三灯全不亮,表示停电或缺相(或缺火)。呵呵!
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2019/9/9 10:52:37 Last edit by wccd
Ins_6e7d065c
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原文由 Ins_6e7d065c(Ins_6e7d065c) 发表:
第5点,没想通,LED都是反接的状态,怎么可能亮呢
提醒一下,市电是交流电。
Ins_1908df62
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