为什么电流表上的低电流范围(200mA)是熔断的,而不是 20A 范围?
我最近丢失了一个万用表,因为我错误地将电流表与电源并联。
我所有的电流表在 20A 线路上都没有保险丝,即使是我大学实验室中所谓的弹性电流表。
为什么电流表上的低电流范围(200mA)是熔断的,而不是 20A 范围?
我最近丢失了一个万用表,因为我错误地将电流表与电源并联。
我所有的电流表在 20A 线路上都没有保险丝,即使是我大学实验室中所谓的弹性电流表。
优质万用表在其所有电流范围内都有保险丝和其他过流保护。
例如,Fluke 万用表通常可以在其当前测量范围内连接到 250 VAC
F87-V F77-IV 注意 10A 和 400 mA 输入的单独高熔断容量 (HRC) 保险丝。
一些便宜的万用表忽略了这些保护措施,以节省成本。
请参阅 似乎不符合其安全规格的万用表。
正如 Lathrop 先生所说,保险丝会增加成本和额外的电压降。然而,更大的问题是保险丝不能很好地保护电路。为了使 200mA 保险丝插座发挥作用,电流表必须能够在保险丝熔断期间持续承受大量过流条件。在 200mA 范围内,这可能并不太难。在 10A 范围内,这要困难得多。除非 10A 分流器被大规模过度设计,否则任何足以烧断 10A 保险丝的过载条件都可能损坏它。此外,大多数仪表的设计理念是,不准确的测量比拒绝测量更糟糕。
我猜想在实践中大多数电流表的内部熔断良好,如果直接连接到住宅电源,它们通常会在着火之前开路。此外,如果读出和电压测量电路与意外情况充分隔离,不会受到电气损坏,我不会感到惊讶。另一方面,除非电流分流器与其他一切物理隔离,否则其他电路仍可能被分流器中的熔融或汽化材料损坏。当然,“通常”并不意味着“可靠”。
保险丝可以在大电流下增加一些电压降,并且肯定会增加成本。考虑到成本不仅是保险丝本身,它实际上非常便宜,还包括支架、用户访问它的某种方式等。这基本上是成本/质量的权衡。
有些电流表在最高电流设置下确实有保险丝。
为仪表添加安全有效的熔断器并不便宜。除非您的仪表零售成本超过 100 美元,否则您根本负担不起正确的操作。
这些是我们在手持式工业级数字万用表中正确融合所需的属性:
您必须在此处使用昂贵的HRC 保险丝,数量为 1k 时,每个成本为 6-10 美元。(高端数字万用表不是大批量产品。)对于数字万用表等工业产品而言, BOM 成本与零售成本的比率是 3-5 倍,因此仅这一部分就为仪表的零售成本增加了 20-30 美元,当您开始为数字万用表添加安全有效的熔断器时,这将成为最昂贵的部件。
(这是在一个 10 美元的数字万用表在某些应用程序中得到认真考虑的世界。)
您不能使用通常在这里看到的廉价保险丝,原因有很多:
便宜的保险丝不会包含高能爆炸。如果保险丝将电表从 100A 尖峰中解救出来,这样做是没有好处的,因为这样做会在 PCB 上抛出热渣,桥接远处的点,以便在您更换故障保险丝后,电表立即释放出神奇的烟雾。
当保险丝坐在那里决定是否熔断时,很少有保险丝装置被握在手中。当您将 10A 手持式仪表连接到一个即将发生故障的设备时,该设备会通过在您的测量点上投掷 100A 尖峰电流而发生故障,您真的非常 需要保险丝快速安全地发生故障。
便宜的保险丝适用于预先知道正常稳态电流的应用,因此您需要的只是在该值之上留出一点余量,再加上可能有一点浪涌容量以允许上电浪涌电流.
我们不那样使用数字万用表。即使我们正确使用数字万用表,我们也会故意将它们连接到未知的电流和电压源,因为我们正在使用它们来学习这些值。当我们误用数字万用表时,例如您将电流表(几乎完全短路)掉到电源上的情况,我们需要电流表首先保护用户,其次才是保护自身。
廉价的保险丝往往不可靠。毕竟,它们是为破坏而设计的。
硬件设计中有一个老笑话:PCB上最昂贵的部分会先失效,以保护保险丝。你需要使用非常好的导火索来扭转这个笑话,以获得你愿意接受的真相。
HRC 保险丝所需的夹子不是免费的。它们每对的数量约为 30 美分,如果我们添加第二套,则仪表的零售成本会增加 2-3 美元。
请记住,我们将自己与这里的低端区分开来,在那里你有两米挂在五金店的钉子上,一个标为 9.95 美元,另一个标为 11.95 美元,第一个比第二个卖得好,因为嘿,两个钱!
HRC 熔断器限制了熔断器体内故障的动能,但我们还必须限制电能。内部有一个或两个 HRC 保险丝的仪表可用于III 类或 IV 类测试。这意味着数千伏的瞬态电压和有效的无限瞬态电流。
(“无限”,您会问吗?如果您将一根0 规格的铜棒放在电线杆变压器的端子上,铜就会消失。这与我们在这里的目的一样接近“无限”。)
限制这些能量所需的空间增加了仪表的成本。
诚然,额外的 PCB 空间和塑料成本并不高,但我们再次在产品空间中创造了一个区别,将我们的新仪表设计与 10-20 美元的仪表类分开。我们在这里花费了一些额外的 PCB 面积和外壳空间——无论是树脂还是成型所需的较大模具的更高成本——占廉价仪表总零售成本的很大一部分。
我们还想在 PCB 上切一些槽,以允许从外壳壁上挤出防爆罩。(请参阅RedGrittyBrick 的 Fluke 图片。)这些防爆罩可作为备用,以防 HRC 保险丝发生故障或其触点断开。切口还用空气代替了一些FR4 PCB 材料,这是一种更好的绝缘体。
PCB 开孔不是免费的,但最大的成本来自添加第一个,因为其他原因我们已经需要它:输入插孔周围、输入部分和测量部分之间等。只有一小部分添加更多削减的额外成本。
这些额外费用很小;几十美分。
总而言之,适当的熔断器会为每个范围的仪表零售成本增加约 30 美元。因此,RedGrittyBrick 的 Fluke 图片中显示的双保险丝设置约占零售成本的 60 美元。
这就是为什么 50 美元的“工业级”仪表在两个电流范围内都没有 HRC 保险丝。