Comment un multimètre se protège-t-il des hautes tensions?

13

J'ai utilisé un multimètre bon marché pour mesurer les tensions dans de simples circuits CC, mais j'ai vu des photos d'eux branchés directement sur le secteur et utilisés pour mesurer divers générateurs maison.

Pourquoi la tension plus élevée ne fait-elle pas frire le multimètre et, en théorie, un petit multimètre bon marché ne pourrait-il pas être utilisé en toute sécurité pour mesurer des tensions très élevées? Si le réglage est incorrect sur le cadran, est-ce important?

Je ne prévois pas d'en brancher un, et je ne recommanderais à personne qui ne sait pas ce qu'ils font de le faire non plus, je me demande simplement comment cela fonctionne.

jhabbott
la source

Réponses:

7

AVERTISSEMENT : Notez que certains compteurs bon marché ne sont pas adaptés à une utilisation avec un réseau 230 VAC AC. Certains compteurs peuvent avoir des plages de tension CA capables de mesurer conceptuellement bien au-dessus de la tension secteur CA MAIS ont des composants internes non certifiés, appropriés ou sûrs, par exemple à 230 VCA. L'utilisation de tels compteurs pour mesurer de telles tensions s'apparente à un jeu plus sûr que d'habitude de la "roulette russe" qui peut encore se terminer par la mort.

_________________

Des pannes peuvent survenir pour la dissipation de puissance dans les composants ou pour une panne de tension même lorsque la dissipation de puissance est dans les limites. Les plages de tension sont généralement moins sollicitées que la plupart des autres plages lorsqu'elles sont surévaluées.

Les compteurs à plage automatique commencent à la plage la plus élevée et diminuent jusqu'à ce que la lecture devienne un certain pourcentage de la pleine échelle sur cette plage. La commutation peut se faire par exemple via des MOSFET utilisés pour court-circuiter des résistances dans des diviseurs ou pour choisir des tensions à partir de points de prise appropriés.

Dans les compteurs bon marché, la protection est limitée.
Un courant bien supérieur à 200 mA sur des plages de courant faibles fait généralement sauter le fusible interne.
Courant trop élevé sur les amplis haut de gamme (10A, 20A, soufflera shunt ou un fusible si elle est installée.
Haute tension basse tension volts AC ou DC ou sur les plages de courant vont parfois détruire le mètre (Demandez - moi comment je sais :-) ).

Cela dit: les entrées trop éloignées ne mettront pas nécessairement l'accent sur les circuits d'entrée. Des puissances de résistance d'entrée supérieures au minimum nécessaires peuvent protéger à court terme. Les diodes Zener ou autres pinces peuvent empêcher la haute tension de pénétrer dans les circuits appropriés.
Les fabricants très désireux peuvent fournir des commutateurs électroniques. Ceux-ci peuvent être aussi simples qu'un MOSFET haute tension en série avec l'entrée) qui peut être désactivé en cas de besoin. Cela ajoutera une erreur due à une chute de tension, mais cela peut être contrôlé et conçu pour.

Ainsi, par exemple, une condition de surtension est appliquée à une entrée de courant, la résistance d'entrée commence à dissiper une puissance excessive, l'extrémité intérieure de la résistance est bloquée par un zener ou un TVS (suppresseur de tension transitoire) et un commutateur MOSFET rapide est déclenché pour déconnecter la surcharge . Le taux de dissipation de puissance plus élevé que nécessaire des circuits d'entrée a fourni suffisamment de temps pour que la protection agisse.


Exemple du monde réel:

Cette note d'application Intersil -
AN046 Construction d'un DVM de télémétrie automatique à batterie avec l'ICL7106 fournit des exemples spécifiques de la conception de l'équipement de gamme automatique et de la façon dont les problèmes impliqués sont résolus.

Voici à quoi ressemble l'extrémité avant conceptuellement:

entrez la description de l'image ici

et voici comment cela se termine dans la pratique

entrez la description de l'image ici

http://www.intersil.com/content/dam/Intersil/documents/an04/an046.pdf

Russell McMahon
la source
1
Un courant trop élevé sur la plage des ampères élevés mettra le feu à un multimètre bon marché. L'ampèremètre pour ces plages est d'environ 5 cm de fil de cuivre épais entre les deux bornes, la tension entre les bornes étant mesurée (chute de tension due à la résistance du fil de cuivre épais), non fusionnée.
SF.
Vous n'avez pas besoin de beaucoup pour détruire un multimètre bon marché. Une batterie de voiture lors de l'utilisation d'un mauvais réglage sur le compteur devrait faire l'affaire.
mât
@SF. Pourquoi tirer? Cela ne fait-il pas simplement fondre un conducteur?
neverMind9
1
@ neverMind9: La température de fusion du conducteur est beaucoup plus élevée que la température d'allumage du boîtier en plastique, et le cuivre est suffisamment épais pour dégager suffisamment de chaleur pour allumer le boîtier avant qu'il ne fonde.
SF.
7

La réponse simple est que les bons multimètres ont de bons circuits de protection. Lorsque la source de mesure se situe en dehors des capacités du compteur, le compteur émet un message hors plage.

Il existe quatre catégories principales de multimètres. Elles sont

  • Catégorie I : utilisé lorsque l'équipement n'est pas directement connecté au secteur (CAT I)
  • Catégorie II : utilisé sur les sous-circuits finaux du réseau monophasé (CAT II)
  • Catégorie III : utilisé sur des charges installées en permanence telles que les panneaux de distribution, les moteurs et les prises d'appareils triphasées (CAT III)
  • Catégorie IV : utilisé sur les emplacements où les niveaux de courant de défaut peuvent être très élevés, tels que les entrées de service d'alimentation, les panneaux principaux, les compteurs d'alimentation et les équipements de protection contre les surtensions primaires (CAT IV)

Il est de la responsabilité de l'utilisateur du multimètre approprié pour la tâche appropriée. Vous trouverez ci-dessous un multimètre Fluke 87 III. Dans le coin inférieur droit, il est indiqué CAT III

Fluke 87 III

Ci-dessous est un mulitmètre qui est dans la classification el-cheapo et il n'y a aucun avis visible de classification de catégorie multimètre. Il s'agit d'une situation où l' utilisateur doit être conscient est très important .

Compteur d'artisan

Les deux types de multimètres jouent un rôle important dans le domaine de l'ingénierie.

Protection de base

La forme de protection la plus élémentaire est un fusible. Selon le prix et la fabrication, cette protection peut varier. Un multimètre de haute qualité pourrait utiliser un fusible à haute capacité de rupture (HRC) alors qu'un compteur de faible qualité utiliserait un fusible en verre.

Capacité de rupture élevée (HRC)

Fusible HRC

Cliquez sur l'image pour une version agrandie de l'image.

Fusible en verre

Fusible en verre

Protection avancée

Au-delà du circuit de protection de base, il existe de nombreuses étapes d'autres circuits de protection comprenant la diode, les résistances bobinées, les diodes Zener, les MOV (varistances à oxyde métallique) et les thermistances (PTC - Coefficient de température positive). La configuration de ces composants dépend de la fabrication, de la catégorie du multimètre, du prix et d'autres facteurs. Ce lien explique les quelques circuits avancés du multimètre Fluke 27.

Les multimètres El-cheapo n'ont pas une bonne protection et sont donc susceptibles de se détériorer.

Référence:

Mahendra Gunawardena
la source
1
Oui, veuillez ajouter plus de faits - comme comment la résistance change-t-elle pour correspondre à la tension sans autoriser beaucoup de courant? À quoi sert la protection contre les surtensions? etc. J'aimerais voir comment cela fonctionne plutôt que juste "ouais <magic> rend tout ok" :)
jhabbott
Notez qu'un compteur CAT II n'est pas sûr pour une utilisation de mesure sur secteur malgré le libellé dans le tableau fourni. Ces compteurs peuvent ne pas protéger contre les pointes / surtensions / ... qui PEUVENT entraîner une panne du compteur et, dans le pire des cas, entraîner la mort de l'utilisateur - et l'ont fait.
Russell McMahon